JP6527720B2 - 駆動装置、画像形成装置及びグリース組成物 - Google Patents
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Description
まず、本発明者らが行った実験について説明する。本発明者らは、自らの穴に通された軸の周面上で回転する歯車のスムーズな回転をどのようにして良好に維持することができるかの研究を行うにあたり、歯車の穴と、これに通された軸との関係を考察した。そして、歯車の穴の内周面と、その穴を通る軸との間の摩擦は、流体摩擦の状態であることが理想であり、歯車の穴の内周面と、穴を通る軸との間に、グリース組成物を長期間に渡って安定的に介在させることが重要であることがわかった。また、比較的固いグリース組成物を歯車の穴の内周面とその穴を通る軸との間に塗布した場合には、非常に微小な隙間が生じてしまい、歯車のスムーズな回転が維持できないこともわかった。更には、比較的柔らかいグリース組成物を塗布した場合、塗布直後には、歯車の穴の内周面とその穴を通る軸との間に介在するものの、長期間経過すると、両者間に微小な隙間が生じてしまい、歯車のスムーズな回転を維持できなくなることもわかった。微小な隙間が生じてしまうのは、歯車が軸の周面上で回転するのに伴って柔らかいグリース組成物の流出を促してしまうからである。
まず、グリース組成物1を次に列記する処方で調合した。
・粘度24mm2/sの合成油:74wt%
・リチウム石けん:9wt%
・PTFE:5wt%
・二硫化モリブデン:4wt%
・メラミンシアヌレート:8wt%
このグリース組成物1のちょう度(JIS K2220)は300であった。
・粘度12mm2/sの合成油:90wt%
・リチウム石けん:3.8wt%
・スチレン系添加剤:6.2wt%
このグリース組成物2のちょう度は370であった。
[比較例1]
第1歯車911の穴の内周面と、その穴を通る固定軸913との間にグリース組成物1を塗布し、モーター901を2900rpmの速度で回転させ、4分後に装置全体から発生している騒音を測定し、その結果をグリースなし時の騒音から減じた値を騒音改善量として求めた。なお、この結果がマイナスの値である場合には、実際には、その値は騒音改善量ではなく、騒音悪化量である。
第1歯車911の穴の内周面と固定軸913との間にグリース組成物2を塗布し、モーター901を2900rpmの速度で回転させ、4分後に装置全体から発生している騒音を測定し、その結果をグリースなし時の騒音から減じた値を騒音改善量として求めた。
固定軸913として、実施例1で用いたものの代わりに、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを10μmにするものを用いた点の他は、実施例1と同様の条件にして騒音改善量を求めた。
固定軸913として、比較例1で用いたものの代わりに、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを10μmにするものを用いた点の他は、比較例1と同様の条件にして騒音改善量を求めた。
固定軸913として、実施例1で用いたものの代わりに、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを7μmにするものを用いた点の他は、実施例1と同様の条件にして騒音改善量を求めた。
固定軸913として、比較例1で用いたものの代わりに、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを7μmにするものを用いた点の他は、比較例1と同様の条件にして騒音改善量を求めた。
・基油a:ポリアルファオレフィン(40℃の条件下で18mm2/s)。
・基油b:エチレン−アルファオレフィンオリゴマー(40℃の条件下で9850mm2/s)。
・リチウム石けん:12ヒドロキシステアリン酸リチウム。
・オレフィン系樹脂粉末:ポリエチレンパウダー(平均粒径12μm)。
・スチレン系添加剤:水添スチレン・イソプレンブロック共重合体(スチレン含有量36wt%)。
・酸化防止剤:ADEKA社製アデカスタブQL。
・腐食防止剤:BASF社製イルガメット39。
・基油粘度:JIS K 2283に従って測定した40℃における動粘度。
・ちょう度:JIS K 2220に従って測定した混和ちょう度。
・リチウム石けん割合:基油とリチウム石けんの総重量に対するリチウム石けんの割合。
固定軸913として、実施例1で用いたものの代わりに、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを55μmにするものを用い、且つ、グリース組成物2の代わりにグリース組成物3を用いた点の他は、実施例1と同様の条件にして騒音改善量を求めた。
固定軸913として、実施例1で用いたものの代わりに、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを80μmにするものを用い、且つ、グリース組成物2の代わりにグリース組成物3を用いた点の他は、実施例1と同様の条件にして騒音改善量を求めた。
固定軸913として、実施例1で用いたものの代わりに、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを110μmにするものを用い、且つ、グリース組成物2の代わりにグリース組成物3を用いた点の他は、実施例1と同様の条件にして騒音改善量を求めた。
固定軸913として、実施例1で用いたものの代わりに、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを130μmにするものを用い、且つ、グリース組成物2の代わりにグリース組成物3を用いた点の他は、実施例1と同様の条件にして騒音改善量を求めた。
実施例3と同様に、固定軸913として、第1歯車911の穴の内周面との間のクリアランスを55μmにするものを用いた。第1歯車911の穴の内周面と固定軸913との間に何も介在させずに、モーター901を2500rpmの速度で回転させ、2分後に装置全体から発生する騒音を測定した。次に、第1歯車911の穴の内周面と固定軸913との間にグリース組成物4を塗布し、モーター901を2500rpmの速度で回転させ、90分後に装置全体から発生する騒音をグリースなし時の騒音として測定した。そして、その測定結果を、グリースなし時の騒音から減じた結果を騒音改善量として求めた。グリース組成物5〜12についても、同様にして騒音改善量を求めた。
グリース組成物4を、第1部位P1及び第2部位P2に加えて、第3部位P3及び第4部位P4にも塗布した点の他は、実施例9と同様にして騒音改善量を求めた。この実験を、実施例12とした。第3部位P3は、第1歯車911の従動側歯車部911bの歯面、及び第2歯車の歯面である。また、第4部位P4は、モーターギヤ902の歯面、及び第1歯車911の原動側歯車部911aの歯面である。
モーター901を固定しているブラケット915として、板厚=1.6mmのものから、板厚=1.0mmのものに変更した。このように変更した改良機において、第1部位P1、第2部位P2、第3部位P3、及び第4部位P4の全てにグリース組成物を塗布して騒音を測定した。そして、測定結果を、板厚=1.6mmのブラケット915を使用して測定したグリースなし時の騒音から減じた値を、騒音改善量として求めた。グリース組成物4を用いた実験条件を実施例15とし、グリース組成物5を用いた実験条件を実施例16とし、グリース組成物1を用いた実験条件を比較例14とした。実施例15における騒音改善量は、2.0dBであった。また、実施例16における騒音改善量は、1.6dBであった。また、比較例14における騒音改善量は、−0.6dBであった。グリース組成物を塗布せずに頑丈で強固なブラケット915(板厚=1.6mm)を用いるよりも、グリース組成物を塗布してブラケット915を薄いものにする方が、騒音を低く抑え得ることがわかった。
画像形成装置として、株式会社リコー社製のIPSiO SP4310を用意した。この画像形成装置から発せられる騒音をグリースなし時の騒音として測定した。その後、画像形成装置の定着装置を除く作像部に設けられた全てのすべり軸受け及びそれを通る軸について、両者間にグリース組成物4を塗布した。また、定着装置を除く全ての歯面のうち、75%の箇所にも、グリース組成物を塗布した。そして、28℃、75%RHの環境下で100000枚の記録紙にテスト画像を出力した後に、装置全体から発せられる騒音を測定し、騒音改善量を求めた(実施例17)。また、グリース組成物4の代わりにグリース組成物5を用いた点の他は同様にして、騒音改善量を求めた(実施例18)。すると、騒音改善量は、実施例17、18で、4.5dB、4.5dBであり、良好な結果を得ることができた。
[態様A]
態様Aは、穴を具備する歯車(例えば歯車301)と、前記穴を通る軸(例えば軸302)とを有するとともに、前記穴の内周面と前記軸との間のクリアランスに保持されるグリース組成物を有し、前記歯車が前記軸の周面上で回転するものであり、前記歯車及び前記軸のうちの少なくも一方が樹脂製のものであり、前記クリアランスが10〜110[μm]の範囲であり、前記グリース組成物が、炭化水素系基油と、増ちょう剤としてのリチウム石けんとを含有し、前記炭化水素系基油と前記リチウム石けんとの重量比(炭化水素系基油:リチウム石けん)を94.5:5.5〜96.0:4.0の範囲に調整され、且つちょう度を360〜400の範囲に調整されたものであることを特徴とするものである。
態様Bは、態様Aにおいて、前記軸が、金属(合金を含む)製のものであることを特徴とするものである。かかる構成においては、歯車の穴を通る軸として金属製のものを用いることにより、軸を強固なものとしてその長寿命化を図ることができる。更に、その軸を通される歯車として、軽量で生産コストの低い樹脂製のものを用いたとしても、騒音の発生を有効に抑えることができる。
態様Cは、態様Bであって、前記軸が、ステンレス鋼製あるいは快削鋼製であることを特徴とするものである。かかる構成では、強度の高いステンレス鋼あるいは快削鋼からなる軸を用いる場合であっても、騒音の発生を抑えることができる。
態様Dは、態様A〜Cの何れかであって、前記歯車がポリアセタール樹脂製であることを特徴とするものである。かかる構成においては、軸の周面上で回転する歯車として、軽量で生産コストの低いポリアセタール樹脂からなるものを用いる場合であっても、騒音の発生を抑えることができる。
態様Eは、態様A〜Dの何れかであって、前記炭化水素系基油の40[℃]の条件下における動粘度が20[mm2/s]以下であることを特徴とするものである。かかる構成においては、40℃の条件下における動粘度が20mm2/s以下である炭化水素系基油を含有するグリース組成物を、歯車の穴の内周面と軸との間に隙間なく介在させて、歯車の回転をスムーズなものにすることを可能にして、騒音の発生を有効に抑えることができる。
態様Fは、態様A〜Eの何れかであって、前記グリース組成物が、オレフィン系樹脂粉末を含有しているものであることを特徴とするものである。かかる構成においては、炭化水素系基油に良好に分散するオレフィン系樹脂粉末を歯車の穴の内周面と軸との間に均一に介在させることで、騒音の発生を有効に抑えることができる。
態様Gは、態様A〜Fの何れかであって、前記歯車の歯面と、これに噛み合う他の歯車の歯面とにそれぞれグリース組成物が保持されており、それらのグリース組成物が炭化水素系基油と、増ちょう剤としてのリチウム石けんとを含有し、前記炭化水素系基油と前記リチウム石けんとの重量比(炭化水素系基油:リチウム石けん)を94.5:5.5〜96.0:4.0の範囲に調整され、且つちょう度を360〜400の範囲に調整されたものであることを特徴とするものである。かかる構成においては、歯車の穴の内周面と軸との間、及び、その歯車の歯面と、その歯車に噛み合う他の歯車の歯面とにそれぞれ介在させるグリース組成物として、同じ処方のものを用いることで、駆動装置の組み立ての際における作業性を向上させて(グリース組成物の塗布場所違えを回避する)、生産性を向上させることができる。
態様Hは、態様A〜Gの何れかであって、前記クリアランス内に保持されるグリース組成物がスチレン系増粘剤を含有しているものであることを特徴とするものである。かかる構成においては、スチレン系増粘剤をグリース組成物に含有させることにより、グリース組成物のオイル分離がなくなることから、オイル分離による不具合を回避しつつ、騒音の発生を抑えることができる。
態様Iは、画像形成装置において、態様A〜Hの何れかの駆動装置を用いたことを特徴とするものである。かかる構成では、駆動装置からの騒音の発生を有効に抑えることができる。
態様Jは、グリース組成物であって、
請求項1乃至8に記載の駆動装置に用いられることを特徴とするものである。かかる構成では、グリース組成物が駆動装置からの騒音の発生を有効に抑えることができる。
10:画像形成部
100:画像形成装置
110:本体
120:原稿読取部
130:ADF
301:歯車
302:軸
Claims (16)
- 穴を具備する歯車と、前記穴を通る軸とを有するとともに、前記穴の内周面と前記軸との間のクリアランスに保持されるグリース組成物を有し、前記歯車が前記軸の周面上で回転するものであり、前記歯車及び前記軸のうちの少なくも一方が樹脂製のものであり、前記クリアランスが10〜110[μm]の範囲であり、前記グリース組成物が、炭化水素系基油と、増ちょう剤としてのリチウム石けんとを含有し、前記炭化水素系基油と前記リチウム石けんとの重量比(炭化水素系基油:リチウム石けん)を94.5:5.5〜96.0:4.0の範囲に調整され、且つちょう度を360〜400の範囲に調整されたものであり、前記炭化水素系基油の40[℃]の条件下における動粘度が20[mm 2 /s]以下であることを特徴とする駆動装置。
- 請求項1に記載の駆動装置において、
前記軸が、金属(合金を含む)製のものであることを特徴とする駆動装置。 - 請求項2に記載の駆動装置であって、
前記軸が、ステンレス鋼製あるいは快削鋼製であることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至3の何れかに記載の駆動装置であって、
前記歯車がポリアセタール樹脂製であることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至4の何れかに記載の駆動装置であって、
前記グリース組成物が、オレフィン系樹脂粉末を含有しているものであることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至5の何れかに記載の駆動装置であって、
前記歯車の歯面と、これに噛み合う他の歯車の歯面とにそれぞれグリース組成物が保持されており、それらのグリース組成物が炭化水素系基油と、増ちょう剤としてのリチウム石けんとを含有し、前記炭化水素系基油と前記リチウム石けんとの重量比(炭化水素系基油:リチウム石けん)を94.5:5.5〜96.0:4.0の範囲に調整され、且つちょう度を360〜400の範囲に調整されたものであることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至6の何れかに記載の駆動装置であって、
前記クリアランス内に保持されるグリース組成物がスチレン系増粘剤を含有しているものであることを特徴とする駆動装置。 - 画像形成装置において、
請求項1乃至7の何れかに記載の駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - グリース組成物であって、
請求項1乃至7に記載の駆動装置に用いられることを特徴とするグリース組成物。 - 穴を具備する歯車と、前記穴を通る軸とを有するとともに、前記穴の内周面と前記軸との間のクリアランスに保持されるグリース組成物を有し、前記歯車が前記軸の周面上で回転するものであり、前記歯車及び前記軸のうちの少なくも一方が樹脂製のものであり、前記クリアランスが10〜110[μm]の範囲であり、前記グリース組成物が、炭化水素系基油と、増ちょう剤としてのリチウム石けんとを含有し、前記炭化水素系基油と前記リチウム石けんとの重量比(炭化水素系基油:リチウム石けん)を94.5:5.5〜96.0:4.0の範囲に調整され、且つちょう度を360〜400の範囲に調整されたものであることを特徴とする駆動装置を備えた画像形成装置。
- 請求項10に記載の画像形成装置において、
前記軸が、金属(合金を含む)製のものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項11に記載の画像形成装置であって、
前記軸が、ステンレス鋼製あるいは快削鋼製であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至12の何れかに記載の画像形成装置であって、
前記歯車がポリアセタール樹脂製であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至13の何れかに記載の画像形成装置であって、
前記グリース組成物が、オレフィン系樹脂粉末を含有しているものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至14の何れかに記載の画像形成装置であって、
前記歯車の歯面と、これに噛み合う他の歯車の歯面とにそれぞれグリース組成物が保持されており、それらのグリース組成物が炭化水素系基油と、増ちょう剤としてのリチウム石けんとを含有し、前記炭化水素系基油と前記リチウム石けんとの重量比(炭化水素系基油:リチウム石けん)を94.5:5.5〜96.0:4.0の範囲に調整され、且つちょう度を360〜400の範囲に調整されたものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10乃至15の何れかに記載の画像形成装置であって、
前記クリアランス内に保持されるグリース組成物がスチレン系増粘剤を含有しているものであることを特徴とする画像形成装置。
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