JP2007118228A - Manufacturing method of molded plastic gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、合成樹脂材料を原料とし、主に射出成形法によって製造される成形プラスチック歯車の製造方法に関するものであり、特に精密機器である複写機やファクシミリ装置、さらにはプリンタ等の画像形成装置への適用に適した成形プラスチック歯車の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a molded plastic gear made of a synthetic resin material as a raw material and mainly manufactured by an injection molding method, and in particular, a copying machine, a facsimile machine, which is a precision instrument, and an image forming apparatus such as a printer. The present invention relates to a method of manufacturing a molded plastic gear suitable for application to a vehicle.
従来、特許文献1に記載されているような成形プラスチック歯車が知られている。この成形プラスチック歯車は、精度および剛性を高めることにより複写機やプリンタ等の画像形成装置の精密駆動系に好適に適用し得るように改良されたものであり、歯底位置から中心に向けて同心円状のリムを形成し、このリムの内側のウェブ部(リムより肉薄に形成された円形部分)に、樹脂を射出注入するための金型のゲート(射出用の孔)に対応した部分(以下ゲート部という)を位置させるとともに、リムの外側のウェブ部の厚みをリムの内側の厚みより厚く設定されている。 Conventionally, a molded plastic gear as described in Patent Document 1 is known. This molded plastic gear is improved so that it can be suitably applied to a precision drive system of an image forming apparatus such as a copying machine or a printer by increasing accuracy and rigidity, and is concentric from the root position toward the center. A part corresponding to the mold gate (injection hole) for injecting resin into the web part (circular part formed thinner than the rim) inside the rim The thickness of the web portion outside the rim is set to be thicker than the thickness inside the rim.
かかる成形プラスチック歯車にあっては、射出成形による歯車の製造時に、金型からゲートを介してリムの内側のウェブ部に注入された溶融状態の樹脂原料は、径方向の外方に向かって金型のキャビティ内の隙間寸法が薄い部分からリムより外側の隙間寸法が厚い部分に向かって広がっていく。従って、金型のキャビティ内に注入された溶融樹脂がキャビティ内で円滑かつ均一に流動することになる(特許文献1の段落〔0019〕)ため、結果として得られた成形プラスチック歯車は、高い精度および高い剛性を有するものになり、プリンタや複写機のようなOA機器の精密駆動系に好適に適用することができる(特許文献1の段落〔0037〕)と述べられている。
ところで、画像形成装置のような精密機器の駆動系に適用される成形プラスチック歯車にあっては、高い精度が要求されることはもちろんであるが、これに加えて画像形成装置は静寂な執務環境で使用されるものであることから、騒音の生じないものであることが要求される。そして、特に色毎に異なる複数台の感光体ドラムが精密に同期回転するように並設されてなるタンデム方式のカラー複写機の場合など、互いに噛合した各感光体ドラムと同軸の各歯車は、回転伝達誤差を少なくするべく大径にすることが行われるが、歯車が大径になると、それに伴ってウェブ部の面積も大きくなり、駆動モータの駆動による振動がウェブ部で共振して大きな騒音が発生し易くなっている。 By the way, of course, high precision is required for molded plastic gears that are applied to the drive systems of precision equipment such as image forming devices. In addition, image forming devices are quieter working environments. Therefore, it is required that noise is not generated. In particular, in the case of a tandem type color copying machine in which a plurality of photosensitive drums different for each color are arranged in parallel so as to rotate precisely and synchronously, the respective gears coaxial with the respective photosensitive drums meshed with each other, The diameter of the gear is increased in order to reduce the rotation transmission error. However, when the gear is increased in diameter, the area of the web portion increases accordingly, and vibration caused by the drive motor resonates in the web portion, resulting in large noise. Is likely to occur.
従って、画像形成装置用のものとして特許文献1に記載の成形プラスチック歯車を評価した場合、高精度のものになっている点については問題ないが、騒音の発生については考慮されておらず、静寂な環境に据え付けられる画像形成装置用の歯車としては好適に使用し難いという問題点が存在する。 Therefore, when the molded plastic gear described in Patent Document 1 is evaluated for an image forming apparatus, there is no problem with respect to high accuracy, but noise generation is not taken into consideration, and quietness is achieved. Therefore, there is a problem that it is difficult to use as a gear for an image forming apparatus installed in a different environment.
因みに、ウェブ部を備えた歯車の防音対策としては、ウェブ部の固有振動数を駆動モータの駆動による振動数と異ならせることが考えられる。こうすることによってウェブ部が駆動モータの駆動による振動に共振しなくなるため、ウェブ部からの騒音の発生を確実に抑えることができる。ウェブ部の固有振動数を駆動モータの駆動による振動数と異ならせる端的な方策としては、ウェブ部に周方向に向けて等ピッチで複数の共振防止孔を開口することを挙げることができる。ウェブ部に共振防止孔を設けることにより、ウェブ部の面積が小さくなるため、その分固有振動数が駆動モータの駆動による振動数より大きくなり、ウェブ部の共振が回避される。 Incidentally, as a soundproofing measure for the gear provided with the web portion, it is conceivable to make the natural frequency of the web portion different from the frequency by the drive of the drive motor. By doing so, the web portion does not resonate with the vibration caused by the driving of the drive motor, so that the generation of noise from the web portion can be reliably suppressed. As a simple measure for making the natural frequency of the web portion different from the frequency generated by driving the drive motor, it is possible to open a plurality of resonance prevention holes at equal pitches in the circumferential direction in the web portion. By providing the anti-resonance hole in the web portion, the area of the web portion is reduced, and accordingly, the natural frequency becomes higher than the vibration frequency due to driving of the drive motor, and resonance of the web portion is avoided.
しかしながら、一様な品質の固体材料を原料として切削加工のみで製造された歯車については切削により共振防止孔を形成しても品質の均一性について特に問題はないが、射出成形法によって製造される成形プラスチック歯車の場合、金型のキャビティ内に共振防止孔と対応した中子が設けられているため、この中子が邪魔になって金型内に溶融した合成樹脂原料を均等な圧力で行き渡らせることが困難になり、結果として得られた成形プラスチック歯車は、駆動モータとの共振を防止し得るが精密さに欠けるものになるという問題点を有していた。 However, there is no problem with the uniformity of quality even if the anti-resonance hole is formed by cutting the gear manufactured by using only a solid material of uniform quality as a raw material, but it is manufactured by an injection molding method. In the case of molded plastic gears, a core corresponding to the resonance prevention hole is provided in the cavity of the mold, so that the synthetic resin material melted in the mold is spread with equal pressure by the core being in the way. The resulting molded plastic gear has a problem that it can prevent resonance with the drive motor but lacks precision.
本発明は、かかる問題点を解消するためになされたものであり、寸法的な高精度を確保した上で騒音の発生を有効に抑えることが可能な画像形成装置用の成形プラスチック歯車の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems, and a method for producing a molded plastic gear for an image forming apparatus capable of effectively suppressing noise generation while ensuring high dimensional accuracy. The purpose is to provide.
請求項1記載の発明は、画像形成装置に内装された各種機器における駆動源からの駆動力伝達用に使用される、環状のウェブ部を備えた基礎歯車の前記ウェブ部に、前記駆動源の駆動による振動との共振を防止するべく共振防止孔が設けられてなる成形プラスチック歯車の製造方法であって、前記共振防止孔が設けられていない状態のウェブ部の外観形状に対応したキャビティを有する金型内に加熱溶融した合成樹脂原料を射出注入することにより基礎歯車を成形する基礎歯車成形工程と、前記基礎歯車のウェブ部に共振防止孔を穿設する共振防止孔穿設工程とを経て成形プラスチック歯車を製造することを特徴とするものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided the web portion of the basic gear having an annular web portion used for transmitting the driving force from the drive source in various devices incorporated in the image forming apparatus. A method of manufacturing a molded plastic gear provided with a resonance prevention hole to prevent resonance with vibration caused by driving, having a cavity corresponding to the external shape of the web portion without the resonance prevention hole. Through a basic gear forming step of forming a basic gear by injecting and injecting a synthetic resin raw material heated and melted into a mold, and a resonance preventing hole forming step of forming a resonance preventing hole in the web portion of the basic gear It is characterized by manufacturing a molded plastic gear.
かかる構成によれば、ウェブ部に設けられた共振防止孔は、成形処理後のウェブ部に対して穿設処理が施されることによって形成されているため、かかる穿設処理の結果得られた成形プラスチック歯車は、成形処理時に金型のキャビティ内に孔用の中子を形成して射出成形により歯車を製造した場合のような寸法精度や材料の均一性の面で切削加工品と比べて劣る製品になることはなく、高精度の品質を確保した上で共振防止孔の存在により騒音の発生が抑えられたものになる。 According to such a configuration, the resonance prevention hole provided in the web portion is formed by performing the punching process on the web portion after the molding process, and thus obtained as a result of the punching process. Molded plastic gears are compared to machined products in terms of dimensional accuracy and material uniformity, as in the case of manufacturing gears by injection molding by forming a core for holes in the mold cavity during the molding process. The product is not inferior, and the generation of noise is suppressed by the presence of the anti-resonance hole while ensuring high precision quality.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記共振防止孔は、成形プラスチック歯車の重心位置が前記基礎歯車の重心位置と位置ずれすることがないように形状設定されていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the resonance prevention hole is shaped so that the center of gravity of the molded plastic gear does not shift from the center of gravity of the basic gear. It is characterized by.
かかる構成によれば、成形プラスチック歯車は、重心位置が偏心しないように共振防止孔が形状設定されているため、高精度で動力を伝達し得なくなるような不都合の発生が回避される。 According to such a configuration, the molded plastic gear has the resonance prevention hole set so that the position of the center of gravity is not decentered, so that it is possible to avoid the inconvenience that the power cannot be transmitted with high accuracy.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記共振防止孔は、3つ以上が穿設されることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, three or more resonance prevention holes are formed.
かかる構成によれば、共振防止孔は、3つ以上が穿設されることにより、周方向に均等に分散されることになり、偏心が容易に防止される。 According to this configuration, when three or more resonance prevention holes are formed, the resonance prevention holes are evenly distributed in the circumferential direction, and eccentricity is easily prevented.
請求項1記載の発明によれば、ウェブ部に設けられた共振防止孔は、成形処理後のウェブ部に対して穿設処理が施されることによって形成されているため、かかる穿設処理の結果得られた成形プラスチック歯車は、成形処理時に金型のキャビティ内に孔用の中子を形成して射出成形により歯車を製造した場合のような寸法精度や材料の均一性の面で劣る製品になることはなく、高精度の品質を確保した上で共振防止孔の存在により騒音の発生が抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, the resonance preventing hole provided in the web portion is formed by performing the punching process on the web portion after the molding process. The resulting molded plastic gear is inferior in terms of dimensional accuracy and material uniformity, such as when a gear core is manufactured by injection molding by forming a hole core in the mold cavity during the molding process. The generation of noise can be suppressed by the presence of the anti-resonance hole while ensuring high precision quality.
請求項2記載の発明によれば、共振防止孔は、ウェブ部の重心位置がずれないように形状設定されているため、重心位置が偏心していることにより成形プラスチック歯車が偏心回転し、これによって成形プラスチック歯車が高精度で動力を伝達し得なくなるような不都合の発生を回避することができる。 According to the invention described in claim 2, since the resonance preventing hole is shaped so that the center of gravity position of the web portion does not shift, the molded plastic gear rotates eccentrically due to the eccentricity of the center of gravity position. The occurrence of inconvenience that the molded plastic gear cannot transmit power with high accuracy can be avoided.
請求項3記載の発明によれば、共振防止孔は3つ以上が穿設されることによって周方向に均等に効率的に分散させることが可能になり、歯車の偏心を容易に防止することができる。 According to the invention described in claim 3, when three or more resonance preventing holes are provided, it is possible to uniformly and efficiently disperse in the circumferential direction, and it is possible to easily prevent the eccentricity of the gear. it can.
まず、本発明方法によって製造された成形プラスチック歯車が適用されるプリンタ10について図1および図2を基に説明する。図1は、本発明に係る成形プラスチック歯車が適用されるプリンタの概要を説明するための正面断面視の説明図であり、図2は、プリンタ10内の各種の機器に動力を伝達するドライブユニット20の一実施形態を示す斜視図である。
First, a
まず図1に示すように、プリンタ10は、箱形を呈した筐体11内にコンピュータ等から電送されてきた画像情報に基づき画像を形成する画像形成部12と、この画像形成部12によって形成され、用紙に転写された画像に定着処理を施す定着部13と、転写用の用紙を貯留する用紙貯留部14とが内装されることによって構成されている。
First, as shown in FIG. 1, the
前記画像形成部12は、用紙貯留部14から給紙された用紙にトナー画像を形成させるものであり、本実施形態では、上流側(図1の紙面の左側)から下流側へ向けて順次配設されたマゼンタ用ユニット12Mと、シアン用ユニット12Cと、イエロー用ユニット12Yと、ブラック用ユニット12Kとが備えられている。
The
各ユニット12M,12C,12Y,12Kには、感光体ドラム121および現像装置122がそれぞれ備えられている。各感光体ドラム121は、図1において反時計方向へ向けて回転しつつ対応した現像装置122からトナーの供給を受けるようになっている。各現像装置122には、それぞれの上部に配設されたトナーカートリッジ122aからトナーが補給されるようになっている。
Each
各感光体ドラム121の直上位置には帯電器123がそれぞれ設けられているとともに、帯電器123と現像装置122との間には露光装置124が設けられている。そして、各感光体ドラム121は、前記帯電器123によって周面が一様に帯電され、図略のコンピュータから電送された画像データに基づく各色に対応したレーザー光が前記各露光装置124から帯電後の感光体ドラム121の周面に照射されることにより、各感光体ドラム121の周面に静電潜像が形成されるようになっている。かかる静電潜像に現像装置122からトナーが供給されることにより、感光体ドラム121の周面にトナー像が形成される。
A
各感光体ドラム121の下方位置には、当該各感光体ドラム121に当接するように駆動ローラ125aおよび一対の従動ローラ125b間に張設された転写ベルト125が設けられている。この転写ベルト125は、各感光体ドラム121に対応して設けられた転写ローラ126によって感光体ドラム121の周面に押し付けられた状態で各感光体ドラム121と同期しながら駆動ローラ125aと一対の従動ローラ125bとの間を周回するようになっている。
A
従って、転写ベルト125が周回することによりその表面に対しマゼンタ用ユニット12Mの感光体ドラム121によるマゼンタのトナー像の転写が行なわれ、ついで転写ベルト125の同一位置にシアン用ユニット12Cの感光体ドラム121によるシアンのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれ、ついで転写ベルト125の同一位置にイエロー用ユニット12Yの感光体ドラム121によるイエローのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれ、最後のブラック用ユニット12Kの感光体ドラム121によるブラックのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれ、これによって転写ベルト125の表面にカラーのトナー像が形成される。この転写ベルト125の表面に形成されたカラーのトナー像が用紙貯留部14から搬送されてきた用紙Pに転写されることになる。
Accordingly, when the
そして、各感光体ドラム121の図1における右方位置には当該感光体ドラム121の周面の残留トナーを除去して清浄化するクリーニング装置127が設けられている。クリーニング装置127によって清浄化処理された感光体ドラム121の周面は、新たな帯電処理のために帯電器123へ向かうことになる。
A cleaning device 127 that removes and cleans residual toner on the peripheral surface of the
クリーニング装置127で感光体ドラム121の周面から取り除かれた廃トナーは、所定の経路を通って図略のトナー回収ボトルに回収され、貯留されるようになっている。
The waste toner removed from the peripheral surface of the
画像形成部12の下方位置には、図1における右方から左方へ向けて延びる用紙搬送路111が設けられている。この用紙搬送路111の左右方向の略中央位置にはレジストローラ対112が設けられ、用紙貯留部14からの用紙がこのレジストローラ対112の駆動で駆動ローラ125aに掛け回されている転写ベルト125へ向けて搬送されるようになっている。かかる用紙搬送路111には、駆動ローラ125aと対向した位置に転写ベルト125の表面と当接した第2転写ローラ113が設けられ、用紙搬送路111を搬送されつつある用紙Pが転写ベルト125と第2転写ローラ113とに押圧挟持されることにより転写ベルト125上のトナー像が当該用紙Pに転写されるようになっている。
A
前記定着部13は、画像形成部12で転写された用紙上のトナー像に対し定着処理を施すものであり、内部に加熱源である通電発熱体を備えた加熱ローラ131と、この加熱ローラ131に対向配置された加圧部材132とを備えて構成されている。前記加熱ローラ131には発熱体としてのハロゲンランプが内装されている。
The fixing
前記加圧部材132は、一対の加圧ローラ133と、表面が加熱ローラ131の周面に圧接した状態でこれら一対の加圧ローラ133に調節された加圧ベルト134とを備えている。そして、第2転写ローラ113と転写ベルト125との間を通過した転写処理後の用紙Pは、これら回転している加熱ローラ131と周回している加圧ベルト134との間を通過する間に加熱ローラ131からの熱を得て定着処理が施されるようになっている。
The
定着処理の完了したカラー画像付の用紙Pは、定着部13の左方から延設された排紙搬送路114を通って筐体11の頂部に設けられた排紙トレイ115へ向けて排出されることになる。
The paper P with the color image for which the fixing process has been completed is discharged toward a
前記用紙貯留部14は、筐体11内における用紙搬送路111の下方位置に挿脱自在に装着された用紙トレイ141を有している。用紙トレイ141には用紙束が貯留されるようになっている。そして、用紙トレイ141に貯留された用紙束からピックアップローラ142の駆動で用紙Pが1枚ずつ繰り出され、用紙搬送路111を通って画像形成部12へ送り込まれるようになっている。
The
図2は、画像形成部12を対象としたドライブユニット20の一実施形態を示す斜視図である。因みに、図2でドライブユニット20を示したのは、このドライブユニット20に大径歯車33が4連で設けられており、これら4連の大径歯車33によって各感光体ドラム121が互いに精密に同期回転されるようになされている。そして、プリンタ10は、これら大径歯車33によって騒音を発生し易い状況になっていることを説明するためである。そして、4連の大径歯車33に本発明に係る成形プラスチック歯車30を採用すれば騒音が少なくなるのであり、これによって本発明に係る成形プラスチック歯車30をプリンタ10に適用することに格別の意義があることを理解することができる。
FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the
かかるドライブユニット20は、横方向に長尺の板状を呈するドライブユニット用フレーム15に、多数の成形プラスチック歯車30と、駆動モータ21とが装着されることによって構成されている。駆動モータ21は、ドライブユニット用フレーム15の一方の端部(図2に示す例では右方の端部の裏側)に横置きで固定され、その駆動軸211をドライブユニット用フレーム15に貫通させている。
The
前記成形プラスチック歯車30としては、駆動軸211に同心で一体回転可能に外嵌された駆動歯車31と、この駆動歯車31の下部でアイドル軸22回りに回転自在に軸支されて駆動歯車31と噛合するアイドル歯車32と、このアイドル歯車32と噛合し、かつ、ドライブユニット20に支持されたドラム軸121aと一体回転する大径歯車33と、この大径歯車33の図2における左方位置に突設された第1軸23回りに回転する小径歯車34と、この小径歯車34と噛合して第2軸24回りに回転する第1中径歯車35と、この第1中径歯車35と噛合して第3軸25回りに回転する第2中径歯車36とが採用されている。
The molded
前記大径歯車33は、ドライブユニット用フレーム15に横方向へ向けて4つが並設され、それぞれがドラム軸121a回りに一体回転可能に軸支されている。そして、図2における右から2番目以降の大径歯車33には、順次前記同様の小径歯車34が噛合しているとともに、この小径歯車34に前記同様の第1中径歯車35が噛合し、この第1中径歯車35に第2中径歯車36が噛合している。すなわち、大径歯車33、小径歯車34、第1中径歯車35および第2中径歯車36からなる歯車の組み合わせの歯車群が4群形成されている。各大径歯車33を一体的に軸支する各ドラム軸121aにはそれぞれ感光体ドラム121が同心で一体回転可能に結合されている。
Four large-diameter gears 33 are arranged side by side on the
かかるドライブユニット20によれば、駆動モータ21の駆動回転は、駆動軸211、駆動歯車31およびアイドル歯車32を介して図2における右端の大径歯車33に伝達され、以後、この右端の大径歯車33の回転は、小径歯車34、第1中径歯車35および第2中径歯車36を介して右から2番目の大径歯車33へ伝達され、以後同様に右から3番目以降の大径歯車33へ伝達され、これによって4つの感光体ドラム121が同一方向に向けて同一の回転速度で同期回転することになる。
According to the
従って、駆動モータ21の振動は、各歯車を介して4つの大径歯車33へ伝達されることになるため、特にこれらの4つの大径歯車33がスピーカのような役割を果たし、駆動モータ21の振動に共鳴して大きな騒音が生じることになる。本発明は、かかる騒音の発生を防止することを目的としている。
Accordingly, the vibration of the
図3は、本発明に係る成形プラスチック歯車30の一実施形態を示す図であり、(イ)は、斜視図、(ロ)は、(イ)のA−A線断面図である。本発明に係る成形プラスチック歯車30は、軟化温度にまで加熱された所定の硬質の熱可塑性の合成樹脂原料(例えばPOM(ポリアセタール)等)を所定の金型のキャビティ内に射出注入する、いわゆる射出成形法によって一旦原料歯車が製造され、この原料歯車のウェブ部60に穿孔処理を施すことによって製造される。
FIG. 3 is a view showing an embodiment of a molded
本実施形態においては、成形プラスチック歯車30の原料としてPOM(polyoxymethylene、別名polyacetal)が採用されている。その理由は、POMは、機械的特性が高温においても低温においても非常に優れて安定しており、応力と歪みとの関係が金属に近く、弾性回復も良好であって金属製のものと同様に使用することができるばかりか、耐クリープ性、耐疲労性は他の合成樹脂より優れており、加えて自己潤滑性があるため無潤滑状態で使用することができるなど、歯車の材料として優れた性質を備えているからである。
In the present embodiment, POM (polyoxymethylene, also known as polyacetal) is adopted as a raw material for the molded
因みに、POMは、射出成形時の収縮率が1.8%〜2.5%であって、PE(ポリエチレン)等の一般の合成樹脂材料より低いが、さらに収縮率が低い材料としては、ABS(アクリルニトリルブタジエンスチレン供重合体:収縮率0.2%〜0.9%)、PC(ポリカーボネート:収縮率0.5%〜0.7%)、PS(ポリスチレン:収縮率0.2%〜0.7%)等を挙げることができ、これらの材料を用いることによって成形プラスチック歯車30は、さらに高精度のものになる。
Incidentally, POM has a shrinkage ratio of 1.8% to 2.5% at the time of injection molding, which is lower than that of a general synthetic resin material such as PE (polyethylene). (Acrylonitrile butadiene styrene copolymer: shrinkage 0.2% to 0.9%), PC (polycarbonate: shrinkage 0.5% to 0.7%), PS (polystyrene: shrinkage 0.2% to 0.2%) 0.7%) and the like, and by using these materials, the molded
かかる成形プラスチック歯車30は、図3に示すように、外周面に複数の歯41が周方向に向けて等ピッチで形成されてなる環状の歯部40と、この歯部40の中心位置に同心で形成された軸部50と、この軸部50と前記歯部40との間に架設されたウェブ部60と、このウェブ部60に穿設された複数の共振防止孔70とを備えた基本構成を有している。前記軸部50の中心位置には軸心方向に延びた貫通孔である軸孔51が穿設され、この軸孔51に所定の駆動モータの駆動軸等が回り止め状態で嵌入されたり、所定の支持軸回りに相対回転可能に軸支されたりするようになっている。
As shown in FIG. 3, the molded
因みに、成形プラスチック歯車30が回り止め状態で駆動軸等に外嵌されるような用い方をされるときには、例えば軸孔51の内周面に平らなキー部が形成される一方、駆動軸等の外周面に前記キー部に対応したDカット面等が形成され、このDカット面と前記キー部との互いの当接によって駆動軸等と成形プラスチック歯車30とが一体回転可能とされるが、これに限らず両者がねじ止めされたり、両者に凹設されたキー溝にキーが差し込まれたりされたりする場合もある。
Incidentally, when the molded
また、歯部40の幅寸法W1は、本実施形態においては、軸部50の幅寸法W2と同一に設定されている。
Further, the width dimension W1 of the
前記ウェブ部60は、図3の(ロ)に示すように、成形プラスチック歯車30の軸心方向の中央部において歯部40と軸部50との間に形成され、厚み寸法d1が歯部40の幅寸法W1の略1/3に設定されている。但し、ウェブ部60の厚み寸法d1が歯部40の幅寸法W1の略1/3であることに限定されるものではなく、用途や状況に応じて歯部40の幅寸法W1の1/3より薄くてもよいし、逆に厚くてもよい。かかるウェブ部60は、歯部40より薄くすることで合成樹脂原料の使用量を節約する、いわゆる肉盗みのためと、成形精度を向上させるためである。
As shown in FIG. 3B, the
前記共振防止孔70は、ウェブ部60の面積を小さくすることによってウェブ部60の固有振動数を大きくし、これによってウェブ部60が駆動モータ21の駆動回転による振動と共振しなくなるようにするためのものである。因みに、本実施形態においては、駆動モータ21の回転数は699rpmであり、駆動軸211に同心で設けられた駆動歯車31の歯数は12である。これによって駆動モータ21が駆動することにより生じる振動の周波数は138.9Hz(699回転/min×12枚÷60sec/min)ということになる。従って、ウェブ部60にはその固有振動数が138.9Hzより大きくなるように共振防止孔70が穿設されている。
The
かかる共振防止孔70は、本実施形態においては、成形プラスチック歯車30の軸心位置(重心位置)を曲率中心とした同一平面寸法の扇形状のものが周方向に等ピッチに6つ設けられ、これによって共振防止孔70が設けられていない状態の重心位置に対し位置ずれが生じないようになされている。
In the present embodiment, six such anti-resonance holes 70 having the same plane size with the center of curvature at the axial center position (center of gravity position) of the molded
そして、本発明においては、かかる成形プラスチック歯車30は、共振防止孔70が設けられていない状態の成形プラスチック歯車30の外観形状に対応したキャビティを有する金型内に加熱溶融した合成樹脂原料を射出注入することにより基礎歯車を成形する基礎歯車成形工程と、この基礎歯車のウェブ部60に共振防止孔70を穿設する共振防止孔穿設工程とを経るという製造方法によって製造されるようにしている。
In the present invention, the molded
このような製造方法が採用されるのは、以下の理由による。すなわち、キャビティ内に共振防止孔70に対応した中子を有する金型を用いて射出成形処理を施すことにより当初から共振防止孔70を備えた成形プラスチック歯車を製造すると、中子の存在でキャビティ内での原料溶融樹脂の良好な流通が阻害され、これによってたとえキャビティ内の全ての場所に原料溶融樹脂が行き渡ったとしても、密度や各所の緊張状態の分布が不均一になっているため、冷却後にキャビティ内から取り出された成形プラスチック歯車は、冷却時の収縮の状態が各所で異なることになり、寸法精度が悪化したものになっている。
Such a manufacturing method is adopted for the following reason. That is, when a molded plastic gear having the
これに対し、本発明の製造方法は、基礎歯車成形工程において共振防止孔70が設けられていない状態の成形プラスチック歯車30の外観形状に対応したキャビティを有する金型内に加熱溶融した合成樹脂原料を射出注入することにより基礎歯車が成形される。従って、基礎歯車成形工程においてウェブ部60に内部応力の局所的なバラツキが生じることがなく、従って、金型から取り出された基礎歯車は、冷却されることで変形するような不都合の発生は確実に防止され、寸法精度の高いものになる。
On the other hand, in the manufacturing method of the present invention, the synthetic resin raw material heated and melted in a mold having a cavity corresponding to the external shape of the molded
そして、引き続き共振防止孔穿設工程において基礎歯車のウェブ部60に共振防止孔70を穿設する2段階の製造方法が採用され、寸法精度の高い基礎歯車に対して所定の方法で共振防止孔70が穿設されるため、得られた成形プラスチック歯車30は、極めて寸法精度が良好なものになっているとともに、穿設された共振防止孔70によって固有振動数が駆動モータ21の駆動に起因した振動数より相当高くなっているため、共振防止孔70の駆動モータ21による共振を確実に防止することができる。
Then, a two-stage manufacturing method of continuously forming the
図4は、共振防止孔を有する成形プラスチック歯車の寸法精度の一例を示す円形グラフであり、(イ)は、本発明に係る成形プラスチック歯車の製造方法(基礎歯車を成形処理によって製造した後に共振防止孔70に穿設処理を施す2段階方式)によって製造された成形プラスチック歯車30の径寸法の測定結果(実施例)、(ロ)は、共振防止孔用の中子を備えた金型を用いて1段階で製造された成形プラスチック歯車の径寸法の測定結果(比較例)をそれぞれ示している。
FIG. 4 is a circular graph showing an example of the dimensional accuracy of a molded plastic gear having a resonance prevention hole. FIG. 4A shows a method for manufacturing a molded plastic gear according to the present invention (resonance after a basic gear is manufactured by a molding process). The measurement result of the diameter dimension of the molded
なお、図4の円形グラフにおいては、中心から径方向に同一寸法ずつ離間した8本の同心円が目盛られ、中心から4つ目の円を寸法誤差「0」とし、これより径方向の外方に向かって各同心円に「0.0500%」、「0.1000%」、「0.1500%」および「0.2000%」の目盛りを順次設定するとともに、4つ目の円より内方に向かって各同心円に「−0.0500%」、「−0.1000%」、「−0.1500%」および「−0.2000%(中心位置)」の目盛りを順次設定している。 In the circular graph of FIG. 4, eight concentric circles that are spaced from the center in the radial direction by the same dimension are graduated, and the fourth circle from the center is defined as a dimensional error of “0”. Set the scales of “0.0500%”, “0.1000%”, “0.1500%” and “0.2000%” to each concentric circle one by one and inward from the fourth circle On the other hand, the scales of “−0.0500%”, “−0.1000%”, “−0.1500%”, and “−0.2000% (center position)” are sequentially set in each concentric circle.
まず、成形処理が完了してから共振防止孔70を穿設した実施例においては、図4の(イ)に示すように、成形プラスチック歯車30の径寸法の誤差は、「0.0000%」の同心円を基準として正負に略均等に僅かにばらついた状態になっており、これによって本発明方法によって製造された成形プラスチック歯車30は、極めて寸法精度が良好なものであることを確認することができた。
First, in the example in which the
これに対し、中子を有する金型を用いて1段階で成形プラスチック歯車を製造した比較例においては、成形プラスチック歯車の径寸法の誤差は、「0.0000%」の同心円を基準として正負に大きくばらついた状態になっており、寸法精度が必ずしも良好にはなっていないことを確認することができた。しかも、成形プラスチック歯車において、共振防止孔が設けられた部分が冷却時に径方向の中心に向かって大きく収縮することによって径寸法の誤差がマイナス側に大きく片寄っている一方、その反動で共振防止孔が設けられていない部分の誤差がプラス側に大きく片寄っていることが判る。 On the other hand, in a comparative example in which a molded plastic gear is manufactured in one stage using a mold having a core, the error in the diameter of the molded plastic gear is positive or negative with respect to a concentric circle of “0.0000%”. It was in a state of large variation, and it was confirmed that the dimensional accuracy was not necessarily good. Moreover, in the molded plastic gear, the portion where the anti-resonance hole is provided shrinks greatly toward the center in the radial direction during cooling, so that the error in the radial dimension is greatly shifted to the negative side, but the reaction causes the anti-resonance hole. It can be seen that the error in the part where no is provided is greatly shifted to the plus side.
以上詳述したように、本発明に係る成形プラスチック歯車30の製造方法は、共振防止孔70が設けられていない状態のウェブ部60の外観形状に対応したキャビティを有する金型内に加熱溶融した合成樹脂原料を射出注入することにより基礎歯車を成形する基礎歯車成形工程と、基礎歯車のウェブ部60に共振防止孔70を穿設する共振防止孔穿設工程とを経て成形プラスチック歯車を製造するものである。
As described above in detail, the method of manufacturing the molded
かかる成形プラスチック歯車30の製造方法によれば、ウェブ部60に設けられた共振防止孔70は、成形処理後のウェブ部60に対して穿設処理が施されることによって形成されているため、かかる穿設処理の結果得られた成形プラスチック歯車30は、成形処理時に金型のキャビティ内に孔用の中子を形成して射出成形により歯車を製造した場合のような寸法精度や材料の均一性の面で劣る製品になることはなく、高精度の品質を確保した上で共振防止孔70の存在により騒音の発生が抑えることができる。
According to the method of manufacturing the molded
また、共振防止孔70は、成形プラスチック歯車30の重心位置が基礎歯車の重心位置と位置ずれすることがないように形状設定されているため、重心位置が偏心していることにより成形プラスチック歯車30が偏心回転し、これによって成形プラスチック歯車30が高精度で動力を伝達し得なくなるような不都合の発生を回避することができる。
The
また、共振防止孔70は、3つ以上が穿設されるため、各共振防止孔70を周方向に均等に効率的に分散させることが可能になり、共振防止孔70を設けたことによる歯車の偏心を容易かつ確実に防止することができる。
Further, since three or more resonance prevention holes 70 are formed, each
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。 The present invention is not limited to the above embodiment, and includes the following contents.
(1)上記の実施形態においては、本発明に係る製造方法によって製造された成形プラスチック歯車30が適用される画像形成装置としてプリンタ10を例に挙げて説明したが、本発明は、成形プラスチック歯車30がプリンタ10に適用されることに限定されるものではなく、複写機やファクシミリ装置等のその他の画像形成装置に適用してもよい。
(1) In the above embodiment, the
(2)上記の実施形態においては、ウェブ部60に扇形状の共振防止孔70が6つ設けられているが、本発明は、共振防止孔70が扇形状であることに限定されるものではなく、円形、楕円形、三角形、多角形あるいはその他の各種の異形であってもよい。但し、成形プラスチック歯車30の重心位置がずれないような状態で複数の共振防止孔70を設ける必要がある。また、共振防止孔70の個数については6つであることに限定されるものではなく、状況に応じて適宜の個数を設定すればよい。
(2) In the above embodiment, six fan-shaped resonance prevention holes 70 are provided in the
(3)上記の本実施形態においては、歯部40の幅寸法W1は、軸部50の幅寸法W2と同一に設定されているが、これらの幅寸法が同一であることに限定されるものではなく、用途や状況に応じて軸部50の幅寸法W2を歯部40の幅寸法W1より小さくしたり、その逆にしたりしてもよい。
(3) In the present embodiment, the width dimension W1 of the
(4)上記の実施形態において、ウェブ部60に同心で1または複数のリムを設け、リムと歯部40との間およびリムと軸部50との間のウェブ部60にそれぞれ共振防止孔70を設けるようにしてもよい。リムが複数の場合には、リムとリムとの間のウェブ部60にも共振防止孔70を設けることができる。
(4) In the above embodiment, one or more rims are provided concentrically on the
10 プリンタ 11 筐体
111 用紙搬送路 112 レジストローラ対
113 転写ローラ 114 排紙搬送路
115 排紙トレイ 12 画像形成部
12C シアン用ユニット 12K ブラック用ユニット
12M マゼンタ用ユニット 12Y イエロー用ユニット
121 感光体ドラム 121a ドラム軸
122 現像装置 122a トナーカートリッジ
123 帯電器 124 露光装置
125 転写ベルト 125a 駆動ローラ
125b 従動ローラ 126 転写ローラ
127 クリーニング装置 13 定着部
131 加熱ローラ 132 加圧部材
133 加圧ローラ 134 加圧ベルト
14 用紙貯留部 141 用紙トレイ
142 ピックアップローラ 15 ドライブユニット用フレーム
20 ドライブユニット 21 駆動モータ
211 駆動軸 22 アイドル軸
23 第1軸 24 第2軸
25 第3軸 30 成形プラスチック歯車
31 駆動歯車 32 アイドル歯車
33 大径歯車 34 小径歯車
35 中径歯車 36 中径歯車
40 歯部 41 歯
50 軸部 51 軸孔
60 ウェブ部 70 共振防止孔
P 用紙
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記共振防止孔が設けられていない状態のウェブ部の外観形状に対応したキャビティを有する金型内に加熱溶融した合成樹脂原料を射出注入することにより基礎歯車を成形する基礎歯車成形工程と、
前記基礎歯車のウェブ部に共振防止孔を穿設する共振防止孔穿設工程とを経て成形プラスチック歯車を製造することを特徴とする成形プラスチック歯車の製造方法。 Prevents resonance with vibration caused by driving of the driving source in the web portion of the basic gear having an annular web portion used for transmitting driving force from the driving source in various devices incorporated in the image forming apparatus. A method of manufacturing a molded plastic gear provided with a resonance prevention hole as much as possible,
A basic gear molding step of molding a basic gear by injecting and injecting a synthetic resin raw material heated and melted into a mold having a cavity corresponding to the external shape of the web portion in a state where the resonance prevention hole is not provided;
A method for producing a molded plastic gear, wherein a molded plastic gear is manufactured through a resonance prevention hole drilling step of drilling a resonance prevention hole in the web portion of the basic gear.
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JP2011005731A (en) * | 2009-06-25 | 2011-01-13 | Asahi Kasei Chemicals Corp | Injection-molded gear |
WO2018123562A1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Disc brake |
CN110915675A (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-27 | 大荷兰人国际有限公司 | Drive wheel for driving a chain feeder for dry-feed feeding of livestock |
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2005
- 2005-10-25 JP JP2005309933A patent/JP2007118228A/en active Pending
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