JP4438272B2 - 複合成形２段歯車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
カラーレーザービームプリンターや複写機など事務用機器の駆動源には多くの歯車機構が用いられている。本発明になる複合２段歯車はこの歯車機構に組み込まれて、歯車機構の歯車噛み合い回転精度の安定化を図る事により画質の向上を図るために用いられている。
【０００２】
【従来の技術】
一般にカラーレーザービームプリンターや複写機など、事務用機器の駆動歯車機構を構成する大小の歯車には、低価格の観点から樹脂成形歯車が多く用いられている。
しかしながら樹脂成形歯車は射出成形樹脂温度が高温（約２００℃）であること、樹脂材料の線膨張率が金属に比べて大きいこと（軟鋼の線膨張係数：１１.２×１０−６乗/Ｋ、ポリアセタールの線膨張係数：１２２×１０−６乗/Ｋ）、また複合２段歯車の場合には構造が複雑になるため樹脂成形後の熱収縮が一様にならず歯車精度が低下する、等多くの問題点を含んでいる。
【０００３】
図１（ａ）（ｂ）に示す様な複合２段樹脂成形歯車では、従動側大歯車１と駆動側小歯車２及び軸受摺動部３を同時に樹脂成形することにより安価な複合２段歯車を製作しているが、樹脂成形後の熱収縮が出来る限り一様になるように形状を決めているので非常に複雑な形状となっている。しかしながら前述の事務用機器に用いられる歯車としては満足な精度ではなく、図１（ｂ）に示すように小歯車の歯筋Ｂ−Ｂ’及び大歯車の歯筋Ｃ−Ｃ’ を軸心Ａ−Ａ’に対して平行にするのが非常に難しく、又軸受摺動部３に対する小歯車の外径振れＤ及び大歯車の外径振れＥが現れる。
更に歯形誤差（ピッチ円との交点をとおる正しいインボリュート曲線に対する実際歯車の正側誤差と負側誤差の和）が発生する。
これら歯車の各種の誤差が回転精度の微小変化として現われ、レーザービームプリンターやカラー複写機などの画像品質を低下させている。
【０００４】
前述の様に歯車精度が画像品質に影響するので、この影響を少なくするために、従来から歯車精度を確保する方法として、複合２段歯車の小歯車を精度の高い金属加工とし、大歯車を樹脂成形して二つの歯車を結合させる複合２段歯車も実用化されている。図２は金属加工の小歯車５と樹脂成形の大歯車８との結合部に凹凸部７を設けて大歯車８の空転止めを施した複合２段歯車の例である。この凹凸部７に樹脂が入り込み大歯車８と小歯車５は強固に結合し空転（小歯車と大歯車との回転すべり）に対する強度は向上するが、この凹凸部７により大歯車８の歯底円と凹凸部７との長さが変動するので大歯車成形後の熱収縮量に影響し、大歯車の歯形精度が低下し、即ち大歯車８の歯形誤差が大きくなる。
【０００５】
前述の様に樹脂成形の複合２段歯車では樹脂成形後の歯車精度が問題となり、金属加工小歯車との組み合わせでは、小歯車と大歯車との結合部に凹凸部を設けて結合強度を向上させることが出来るが、大歯車の歯形誤差が問題となる。本発明ではこれらの欠点を補完した複合２段歯車を提供しようとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、小歯車の噛み合い歯車部分を金属加工品として大歯車と共に樹脂成形し、小歯車の結合部と大歯車の歯底円との樹脂肉圧を均一化することにより樹脂成形後の熱収縮による大歯車の歯形誤差を少なくする事が課題である。更に樹脂成形歯車の特徴である歯車支え軸との軸受摺動部を樹脂成形とすることにより、摺動特性を持たせた複合２段歯車を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の様に小歯車と大歯車からなる複合２段歯車の構成において、小歯車の噛み合い歯車部を金属加工とし、この小歯車の外径部を樹脂成形金型の基準円筒面として金型に固定し樹脂成形を施す。また小歯車に連続して設けられた平滑円筒面を有する結合部の側面に空転防止溝を設け樹脂を流入させると共に、歯車支え軸との軸受摺動部を樹脂成形とする。特に結合部の外周面を平滑円筒面とし大歯車歯底円との樹脂肉圧の均一化を図り、大歯車の歯形誤差を小さくして複合歯車の精度向上を図るとともに、摺動特性を持たせた歯車支え軸固定形で使用出来る複合２段歯車を可能とすることが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面によって本発明の実施例を説明する。
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明になる複合２段歯車を構成する金属加工小歯車１０である。
歯車部１１、大歯車との結合部１２、結合部側面１３、結合部面取り１４、内径部１５、樹脂流入溝１６から構成されている。
大歯車との結合部１２は大歯車の歯形精度に影響しない様にセレーションや凹凸を設けずに平滑円筒状となっている。結合部側面１３には複数個の樹脂流入溝１６が設けられ、結合部１２の他の側面には結合部面取り１４が施されている。更に内径部１５は歯車支え軸の外径寸法より大きくして、樹脂成形時に樹脂が流れ込む様になっている。
【０００９】
図４は本発明になる複合２段歯車２１である。金属加工小歯車１０の結合部１２の平滑円筒面、結合部側面１３及び内径部１５に樹脂成形が施され、結合部１２の平滑円筒面には大歯車２２、結合部側面１３には側面樹脂部２３、金属加工小歯車１０の内径部１５には軸受摺動部２４が設けられ、これらの３者はほぼ均一な肉圧の成形樹脂で連結されている。更に結合部１２の右側端面の結合部面取り１４部に樹脂が充填し抜け止め樹脂２５を形成し大歯車の軸方向移動を防いでいる。
金属加工小歯車１０の内径部１５に充填された軸受摺動部２４の右終端部には樹脂スリーブ２６が施され、大歯車と小歯車の抜け止めの効果を持たせると共に、右側面が接触した時の摺動面を構成している。
【００１０】
前述の複合２段歯車を樹脂成形する時には、小歯車１０の外径部を基準として成形金型に小歯車１０を埋め込むことにより、大歯車２２の外径部と軸受摺動部２４及び小歯車１０の外径部とがお互いに平行となるので、高精度の樹脂成形加工を施すことが出来る。
【００１１】
この様に小歯車１０の外径部、大歯車２２の外径部、軸受摺動部２４の内径部がお互いに平行となり、各部の樹脂肉圧をほぼ均一にすることにより図１で示した小歯車の歯筋Ｂ−Ｂ’及び大歯車の歯筋Ｃ−Ｃ’ が軸心Ａ−Ａ’に対して平行となり、更に軸受摺動部に対する小歯車の振れＤ及び大歯車の外径振れＥが小さくなる。
【００１２】
大歯車抜け止め法の他の実施例を図５に示す。本例では金属加工小歯車１０に直結した大歯車との結合部１２の小歯車側外形寸法Ｄ１が、結合部１２の側面樹脂部２３側外径寸法Ｄ２よりわずか小さくして大歯車の軸方向抜け止めとしている。
【００１３】
従来形複合２段歯車の大歯車歯形誤差の実測値を図６（ａ）に、小歯車歯形誤差を（ｂ）に示す。同様に本発明になる複合２段歯車の大歯車歯形誤差を（ｃ）に、小歯車歯形誤差を（ｄ）に示す。これら実測測定値の歯形誤差の読値を表１に示す。従来形複合２段歯車の（図１のもの）大歯車歯形誤差は５μｍ、小歯車の歯形誤差は１５μｍであり、本発明になる大歯車の歯形誤差は３μｍ、小歯車の歯形誤差は１μｍと格段に小さくなっている。
【００１４】
【発明の効果】
本発明になる複合２段歯車をレーザービームプリンターや複写機などの画像印刷機構の駆動歯車機構に用いた場合には、安定した回転が得られ、印刷むらの発生を押さえることが出来るので、良好な高品質の印刷画像をうることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の複合２段樹脂成形歯車
【図２】従来の金属加工小歯車を用いた複合２段歯車
【図３】本発明に成る例の金属加工小歯車
【図４】本発明になる例の複合２段歯車
【図５】本発明になる他の例の大歯車抜け止め法
【図６】従来形複合２段成形歯車の歯形誤差と本発明になる例の複合２段歯車の歯形誤差比較
【表１】
複合２段歯車の歯形誤差比較
【符号の説明】
１ 大歯車
２ 小歯車
３ 軸受摺動部
５ 小歯車
７ 凹凸部
８ 大歯車
１０ 小歯車
１１ 歯車部
１２ 結合部
１３ 結合部側面
１４ 結合部面取り
１５ 内径部
１６ 樹脂流入溝
２１ 複合２段歯車
２２ 大歯車
２３ 側面樹脂部
２４ 軸受摺動部
２５ 抜け止め樹脂
２６ 樹脂スリーブ
Ａ−Ａ’ 軸心
Ｂ−Ｂ’ 小歯車の歯筋
Ｃ−Ｃ’ 大歯車の歯筋
Ｄ 小歯車の外形振れ
Ｅ 大歯車の外形振れ
Ｄ１ 結合部の歯形側外形寸法
Ｄ２ 結合部の側面樹脂部側外形寸法
ｘ１ 従来品の大歯車歯形誤差
ｘ２ 従来品の小歯車歯形誤差
ｘ３ 本発明品の大歯車歯型誤差
ｘ４ 本発明品の小歯車歯型誤差

Claims (2)

1. 駆動側の小歯車と従動側の大歯車とが同一軸心上にお互いに隣接して配置された２段形状の複合歯車であって、前記小歯車は歯車部と平滑円筒状外周面を有する結合部とを軸方向に並設した筒状の金属加工品により構成され、該小歯車における前記結合部の外周面と前記小歯車における前記結合部側の側面と前記小歯車における内径部とに渡って連続した樹脂成形が施されて、前記結合部の外側に大歯車、前記結合部側の側面に側面樹脂部、前記内径部に軸受け摺動部がそれぞれ形成されており、かつ、前記小歯車における前記結合部側の側面には、前記側面樹脂部の一部が充填される樹脂流入溝が形成されていることを特徴とする複合成型２段歯車。
2. 前記小歯車における前記結合部の外径寸法が、前記結合部側の側面に比し前記歯車部側が小さくなるよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載の複合２段成形歯車。

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