JP3635664B2 - シート押さえ用ホイルの製造方法及びプリンタ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、シート押さえ用ホイルの製造方法及びそのシート押さえ用ホイルをシート送り機構に用いたプリンタに関し、特に、金属部品の微小な輪郭形状を成形する場合に好適な金属加工技術に関する。
背景技術
プリンタに搭載されるシート送り機構には、比較的鋭利な先端を備えた歯部を外周部に配列させた歯車形状のシート押さえ用ホイル（以下、スターホイルという。）が用いられる場合がある。このスターホイルは、シートの送り方向に対して直交配置された支軸に回転自在に複数個取り付けられ、各スターホイルは排紙ローラと対向配置される。そして、スターホイルは、駆動ローラによって所定の送り経路に沿って送られてくるシートを排紙ローラとの間に介在させた状態で、その外周部の比較的鋭利な尖鋭形状の歯部先端によりシートを掴んで、シートの横ずれを防止し、シートが正規の送り方向に進行するように規制する。
従来この種のスターホイルを製造する場合には、まず、歯車状の平面形状をプレス抜きにより形成した後に、歯部の先端の尖鋭形状を形成するために、エッチング処理により歯部先端を薄肉化していた。これは、スターホイルの歯部先端の平面形状の曲率半径は0.04mmと極めて小さく、また、歯部先端の厚さも0.06mmと極めて小さくしなければならないからである。
ところで、スターホイルは、歯部先端の断面積が大きくなると、シート上に印刷されたインクが歯部先端に付着した場合には、これがシートの他の部分に転写されて、視認され得る程度の大きさの斑点状の跡が残ってしまう。一方、スターホイルの歯部の先端部が鋭利過ぎたり、或いはバリなどが付いている場合には、対向配置されている排紙ローラの表面を損傷させたり、シートに食い込んで傷めてしまうことがある。したがって、スターホイルの歯部先端の形状は、上述のように微細な形状で、且つ、その製作精度が要求されるものとなっている。
しかしながら、上記の製造方法においては、エッチング工程において工程管理その他の手間がかかるためにコスト高になる。また、エッチング処理によれば先端部のコーナーが尖ってしまい、上記の弊害を回避することができない、という問題点がある。
また、上述のようにプレス加工により平面形状を成形する場合において、歯部先端の曲率半径が極めて小さいことから、肉厚な金属板のプレス加工は困難であり、スターホイルの剛性を確保することが難しいという問題点がある。さらに、曲率半径の小さな微小形状を成形する必要があるため、プレス型の負荷が大きくなり、プレス型の寿命が短くなるという問題点もある。
更に、上述のように、プレス加工の後にエッチング処理工程があるため、個々に分離した微小なスターホイルを搬送してエッチング処理のためのセッティング作業を行う必要があるが、これらの作業はきわめて煩雑なものであり、全てを機械化することも困難であることから、上記のように製造コストを引き上げる要因となっている上に、現状以上に生産効率を高めることができないという問題点がある。
発明の開示
本発明の目的は、微小な部品であってもプレス加工などの塑性加工のみで成形をすることにより製造コストの低減を図り、生産効率を向上させることを可能にしたスターホイルの製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記のスターホイルをシート送り機構として組み込んだプリンタを提供することにある。
本発明に係るスターホイルの製造方法は、金属板に塑性加工を施してスターホイルを製造する方法において、スターホイルにおける少なくとも一部の輪郭形状を概略形成するための打ち抜き加工を行う第１成形工程と、少なくとも輪郭縁部に面押し加工を施して薄肉化する第２成形工程と、薄肉化された輪郭縁部を打ち抜き加工により再度成形する第３成形工程と、第３成形工程により成 形されたシート押さえ用ホイルの中央部に孔を打ち抜 き、そして、その孔に軸受部を一体化する工程と、軸受 部が一体化された後に、非打ち抜き部である接続部を排 除する工程とを有する。
また、本発明に係るプリンタは、シート送り機構が搭載され、そして、シート送り機構に上記のスターホイルが組み込まれる。
本発明によれば、第１成形工程により少なくとも一部の輪郭形状を概略形成し、第２成形工程により輪郭縁部に面押し加工を施して薄肉化し、そして、第３成形工程により薄肉化された輪郭縁部を再度成形するようにしている。このため、第１成形工程にて概略の輪郭形状を成形した後に面押し加工を施すので、第２成形工程における成形が容易になるとともに、第２成形工程にて薄肉化された輪郭縁部に再度の成形を行うので、第３成形工程により微小な輪郭形状でも容易かつ高精度に形成することができ、成形工程のプレス型の寿命を伸ばすことができるとともに、打ち抜き加工及び面押し加工のみで成形することができるので、製造コストの低減及び生産性の向上を図ることができる。また、本発明によれば、スターホイルの歯部の先端形状を容易かつ高精度に成形することができ、特に、スターホイルにおいては、歯部先端が極めて微細な鋭利形状を備えており、しかも、その鋭利な歯部先端の形状を高精度に成形することが性能確保に必要となるため、高性能なスターホイルを低コストで提供することができる。
なお、本発明の上記の各工程においては、各成形工程をプレスの順送り加工により行うことが生産性及びコストの観点から好ましい。その場合には、スターホイルは帯状の金属板を送りながら実施することが望ましい。プレス型はスターホイルの輪郭形状を金属板に対して位置決め保持可能な接続部を残した状態で少なくとも第２成形工程まで成形することが好ましい。その場合には、接続部により分割された複数の打ち抜き部分が形成される必要があるときには、複数の打ち抜き部分を互いに別のタイミングで打ち抜くようにすることが好ましい。それは、プレス型を入れ子構造として入れ子部分を小型化することができ、プレス型の軽量化、製作コストの低減、メンテナンス性の向上などを図ることができるからである。
また、本発明においては、上記の各成形工程を完了した後に、さらにインサート成形などにより他素材（軸受 部）との一体化を行っているが、金属板に接続部を介して保持させたままで他素材（軸受部）との一体化処理を施し、その後、再び打ち抜き加工を行って接続部を切断しているので、生産効率を高めることが可能になってい る。
上記のようにして製造されたスターホイルをシート送り機構に組み込み、そして、そのシート送り機構をインクジェット記録装置等のプリンタに搭載させることで、プリンタにおける紙送り動作が適切になされる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施形態１に係る金属部品の製造方法により形成されるスターホイルの形状を示す平面図である。
図２（ａ）〜（ｆ）は同実施形態の製造方法の概略を説明するために各成形工程による輪郭形状の変化を示す工程説明図である。
図３は同実施形態の成形工程により成形される輪郭形状を示すための成形状態における部分平面図である。
図４は同実施形態の成形工程により成形される外層縁部の平面形状を示す拡大平面図である。
図５（ａ）（ｂ）は同実施形態の成形工程により成形される外周縁部の断面形状をパンチの断面形状とともに示す拡大断面図である。
図６は同実施形態のプレス順送り工程に対応するプレス型の各打ち抜き部分の平面形状を示す平面図である。
図７は図２（ｄ）の工程における金属シートの平面図である。
図８は同実施形態により製造されたスターホイルを組み込んだシート送り機構を内蔵したインクジェット記録装置の斜視図である。
図９は図８のＡ部を拡大したシート送り機構の説明図である。
発明を実施するための最良の形態
実施形態1.
スターホイル10の平面形状は、図１に示されるように、その外周縁部には多数の歯部11が形成されている。そして、その中央部には中心孔12が設けられ、この中心孔12の開口縁部には周方向に等間隔に３個の半円形状の切り欠き部12aが形成されている。なお、中心孔12には後述するように合成樹脂製の軸受部が一体成形される（図２（ｅ）参照）。
本実施形態においては、スターホイル10の主要部が、図２（ａ）〜（ｆ）の順序に従って、プレスの順送り加工によって加工される。なお、そのプレス加工に際しては、図６に示されるプレス型によって加工される。図６は帯状の金属板の幅方向に図２に示される成形領域を形成する場合における同製造工程に用いるプレス型の打ち抜き部分の構造を示す型の部分平面図である。図６の矩形枠で囲まれた複数の部分がそれぞれ型の部分平面図を示している。なお、プレス型としては上型と下型と（パンチとダイと）があるが、図６では上型と下型の双方を１つの平面図により簡易に示しており、ここでは、プレス型はパンチ21〜30とダイ20a,20bとから成っている。本実施形態における金属板には厚さ0.12mmの帯状のステンレス鋼（SUS304）を用いた。
以下、本実施形態による製造方法を説明する。
（ａ）第１成形工程P1:
まず、金属板を所定方向に送りながら、図２（ａ）に示されるように、プレス抜き加工により金属板に孔部A,B,C,Dを順に形成していく粗抜き加工を行う。この粗抜き加工は、スターホイル10の概形を形作るために外周の概略の輪郭形状を形成することを目的とするものである。この第１成形工程P1においては、帯状の金属板を用いて図６に示されるプレス型を用いる。型の平面図の左隣に記す符号a,b,c,dは上記の孔部A,B,C,Dを打ち抜くための対応する型部分を示している。このように４つの孔部Ａ〜Ｄを順次に形成していくことによりパンチ21〜24の大きさを小さく構成することができるとともにパンチ21〜24の成形も容易になるため、プレス型の軽量化を図ることができるとともに金型形成の手間やコストが低減される。上記の孔部A,B,C,Dの相互間には、金属板本体に対してスターホイルとなる部分をつなぎ止めておくための４つの接続部Ｘが形成されている。この第１成形工程P1によるスターホイルとなる部分の輪郭形状は、当該部分の外縁部を拡大して示す図４に点線11cで示してある。この輪郭形状は、後述する第３成形工程において成形される輪郭形状よりも、歯部先端に対応する部分の曲率半径が大きくなっているため、第３成形工程よりも本工程の方が打ち抜き加工が容易であり、プレス型にかかる負担も少ない。
（ｂ）第１成形工程P2:
次に、図２（ｂ）に点線で示されるように、孔部A,B,C,Dにより形成されたスターホイルの外周縁部に、４分割の円弧状の領域Ｅ（以下、面押し領域という。）においてプレス型により面押し加工を施す。この面押し加工を行う工程は、図３に点線で示される面押し領域Ｅを面押しし、歯部11の先端に図４に示される薄肉化された薄肉部11aを形成するためのものである。この第２成形工程P2においては、図６の符号ｅの４個の円弧状（平面形状）のパンチ25により外周縁部が同時に面押しされる。このとき、面押し加工は、接続部Ｘを除く部分に対してのみ行われ、接続部Ｘに対して圧力が加わらないようになっている。これは、上記の孔部A,B,C,Dに囲まれたスターホイルとなる部分の位置ずれを防止し、後のプレス工程における加工精度を確保するためである。
この第２成形工程P2における面押し加工により、第１成形工程P1において概形が形成された歯部11の先端部は、図５（ａ）に示されるように成形される。図５（ａ）において、点線11cで示されたものが第１成形工程P1終了後の歯部11の断面形状であり、実線11dで示されたものが第２成形工程P2直後の歯部11の断面形状である。パンチ25は、歯部11の先端側部分に対応して形成された外周側部分に内側から緩くカーブして突出した面押し部25aが形成され、その面押し部25aの内側には、パンチ25が最下点にある際に金属板の表面との間に僅かなクリアランスＳ（例えば0.01mm程度）をもって対向するようにするための、逃げ深さを有する平坦面部25bが形成されている。第２成形工程P2においては、歯部11の先端側は金属板の板厚0.12mmに対して約半分の0.06mmまで薄肉化される。歯部11の基部と薄肉化された先端側部分との間に形成された表面の曲面形状は曲率半径0.1mmの円弧形状となっている。
（ｃ）第３形工程P3:
次に、図２（ｃ）に示されるように、上記の面押し加工を施した後の孔部A,B,C,Dに対してさらにプレス抜き加工を施し、孔部F,G,H,Iを順次に形成する。この孔部F,G,H,Iのプレス抜き加工を行う第３成形工程P3においても、上記の第１成形工程P1と同様に順次にプレス加工を行う。プレス型には、図６において示されるように、上記の孔部F,G,H,Iを形成するための型部分f,g,iを順次に配列させてある。この第３成形工程P3はスターホイル10の外周縁部に形成される歯部11の形状を高精度に形作るためのものである。この第３成形工程P3後の歯部11の平面形状又は断面形状は、図３、図４及び図５（ｂ）に実線で示してある。
この第３成形工程P3では、第１成形工程P1にてスターホイルの外周縁部の概略の輪郭形状が成形された上に、第２成形工程P2にて歯部11の先端側部分が面押しされた状態で行われる。最終的に完成したスターホイル10における歯部11の先端部11bの平面形状は、設定値が曲率半径0.04mm、許容幅は曲率半径0.05mm以下という極めて微細かつ精緻な形状を備えており、これに合わせて第３成形工程P3に用いるプレス型も後述するように高い精度で製作されている。図５（ｂ）に示されるように、本実施形態では、第２成形工程P2における面押し加工により歯部11の先端側部分が約半分の厚さに薄肉化されており、この状態でパンチ26（27〜29）によりプレス抜き加工を行うことにより、平面形状の尖鋭度と同時に厚さ方向の尖鋭度も得られることとなるので、先端部11bの尖鋭度を充分に得ることができる。また同時に、以下に記述する理由により第３成形工程P3における歯部11の先端部11bの平面形状の加工を容易に行うことができる。
一般に、プレス加工では、平面形状の幅よりも肉厚の寸法が大きくなると急激に加工が困難になり、プレス型の耐久性も低下する。本実施形態では、第１成形工程P1においてスターホイルの外周縁部の概略形状（プレス加工が比較的容易な形状になるように設定している。）を成形しておき、その後に第２成形工程において歯部の先端側部分の面押し加工を行っているため、歯部の外側に肉が逃げやすくなることにより面押し加工を容易に行うことができる。さらに、歯部の先端側部分の面押し加工による薄肉化を行った後にスターホイルの外周縁部における最終的な仕上げ加工を行っているため、歯部の先端部の平面形状をそぎ落とす幅に対して肉厚をある程度薄くすることができる。このため、仕上げ加工をより容易に行うことができ、プレス型への負担も低減でき、プレス型の寿命を伸ばすことができる。
なお、図２に示す孔部A,B,C,Dを打ち抜くためのパンチ21〜24、孔部F,G,H,Iを打ち抜くためのパンチ26〜29及びダイ20a,20bは研削加工によって形成され、特に孔部F,G,H,Iを打ち抜くためのダイ20bは研削加工を可能にするために分割型としている。これらの加工精度は約プラスマイナス１μｍである。一方、孔部A,B,C,Dを打ち抜くためのダイ20aは型の製作コストを低減するためにワイヤー放電加工により約プラスマイナス３μｍの精度で一体に形成されている。
（ｄ）第４形工程P4:
スターホイル10の製造工程においては、上述のように第３成形工程が終了した後に、図２（ｄ）に示されるように、スターホイル10となる部分の中心部に中心孔12となるべき孔部Ｊを形成する。この第４成形工程P4におけるプレス型のパンチ30の形状は図６に示されるとおりの形状からなるものである。この第４成形工程P4をもってプレスの順送り加工は完了し、適宜のサイズに切断される。このようにして板状に形成された成形品には上述のようにして形成されたスターホイル10となるべき成形部が接続部Ｘにより保持された状態で、図７に示されるように、縦横に配列される。
（ｅ）インサート成形工程Q:
次に、図２（ｅ）に示されるように、図示しない公知の射出成形機などにより各成形部の孔部Ｊに対して合成樹脂製の軸受部Ｋが一体化される。この加工はインサート成形工程Ｑである。
（ｆ）離脱加工工程P5:
そして最後に、成形品に対して再びプレスの打ち抜き加工を実施して（離脱加工工程P5）、接続部Ｘを切断若しくは切除し、スターホイル10が完成される。
上記のような工程により製造したスターホイル10についてエッチング工程を含む製造工程により製造した従来品と比較検討した。実際にインクジェット記録装置に装着して使用し、OHPシート、光沢フィルム、光沢紙などの複数種類のシート生地に対して複数の印刷モード（例えば印刷時の印刷部の面積割合や印刷解像度などを変えた状態）でシート面上に印刷部のインクの転写状態と、スターホイル10に対向配置されるゴムローラからなる排紙ローラの損傷度合いを確認した。その結果、いずれの評価項目についても従来品と何ら遜色のない転写特性が得られた。排紙ローラの損傷についてはA4用紙20000枚を排紙したところ従来品と同程度の損傷度合いであった。これらの特性に関しては、上記実施形態よりも肉厚の0.2mmの金属板を用いて製造したスターホイルでも何ら問題がないことが確認されている。また、本実施形態によりスターホイルを製造した場合には、軸受部Ｋの一体化工程も含めると、製造コストは従来の42.8％減となった。
なお、上記の実施形態ではスターホイルのプレス順送り加工を例として説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではない。例えば、スターホイルではなく、通常の回転伝達に用いられる歯車であってもよく、この場合にもスターホイルと同様に、或いはそれ以上に歯部の形状を高精度に成形することが要求されるため、本発明の製造方法は極めて有効である。また、本発明の成形対象となる部分は上記の実施形態のように外周縁部に限らず、内歯歯車などのように内周縁部であってもよく、その他、輪郭形状の全てを本発明の工程で成形するものでなくても、少なくとも一部の輪郭形状を成形するようになっていればよい。
実施形態2.
図８に示されるインクジェット記録装置40には、上記の実施形態により製造されたスターホイルが組み込まれたシート送り機構が搭載されている。そのシート送り機構は、図９に示されるように、スターホイル10がシートの送り方向に直交配置された支軸41に回転自在に複数個取り付けられ、且つ、排紙ローラ42と対向配置されて構成されている。駆動ロール（図示せず）から送り出されてきたシートは、スターホイル10と排紙ローラ42との間を通って排紙される。そのとき、スターホイル10の先端部11aは鋭利な形状となっており、シートを適切に掴み、シートの横ずれを防止している。そして、この先端部11aは上述のように高精度に製造されているので、鋭利過ぎたり、バリがあるということがなく、排紙ローラ42を損傷させたり、シートに疵を付けるような事態は避けられている。

Claims (5)

1. シート送り機構においてシートの送り方向を規制するためのシート押さえ用ホイルを製造する製造方法において、
   前記シート押え用ホイルにおける少なくとも一部の輪郭形状を概略形成するための打ち抜き加工を行う第１成形工程と、
   該第１成形工程により生成された輪郭縁部に面押し加工を施して薄肉化する第２成形工程と、
   該第２成形工程により薄肉化された輪郭縁部を打ち抜き加工により再度成形する第３成形工程と、
   前記第３成形工程により成形されたシート押さえ用ホイ ルの中央部に孔を打ち抜き、そして、その孔に軸受部を 一体化する工程と、
   前記軸受部が一体化された後に、非打ち抜き部である接 続部を排除する工程と
   を有するシート押さえ用ホイルの製造方法。
2. 前記第１成形工程及び第３成形工程においては、シート押さえ用ホイルの輪郭形状を形成するための打ち抜き加工を、非打ち抜き部である接続部を介して孔が隣接するように、複数に分割して行うことを特徴とする請求項１記載のシート押さえ用ホイルの製造方法。
3. 前記第１成形工程においては、シート押さえ用ホイルの輪郭形状を前記第３成形工程における打ち抜きの輪郭形状よりも大きな曲率半径の輪郭形状で打ち抜くことを特徴とする請求項１又は２記載のシート押さえ用ホイルの製造方法。
4. シート送り機構を内蔵し、そして、シート送り機構に請求項１〜３の何れかに記載のシート押さえ用ホイルの製造方法により製造されたシート押さえ用ホイルを組み込んだことを特徴とするプリンタ。
5. 前記シート送り機構において、前記シート押さえ用ホイルは排紙ローラに対向配置されていることを特徴とする請求項４記載のプリンタ。

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