(57)【要約】【課題】長期間にわたって安定したトルクを発生させることができるトルクリミッタを提供することである。【解決手段】スリット６ａで分割された複数のスリーブ片６ｂからなり、その外径面へのリング状弾性体７の嵌合により縮径して軸３と接触するスリーブ６を、鎖状結合の末端に潤滑油との親和性のある官能基を導入した分子構造を有する母材樹脂と潤滑油とを混合した樹脂組成物で形成することにより、スリーブ６内に潤滑油を均一に分散させ、スリーブ６と軸３とのすべり面に凝着が生じにくくして、長期間にわたって安定したトルクを発生させられるようにしたのである。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮径方向の弾性を有するスリーブの外径面にリング状の弾性体を嵌合してスリーブを縮径させることにより、スリーブに挿通した軸に対してラジアル力を発生させるようにしたトルクリミッタにおいて、前記スリーブが１種類以上の母材樹脂と潤滑油とを混合した樹脂組成物で形成され、その母材樹脂のうちの少なくともひとつが、鎖状結合の末端に前記潤滑油との親和性のある官能基を導入した分子構造を有するものであることを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
前記樹脂組成物の母材樹脂として熱可塑性を有する樹脂を使用し、この熱可塑性樹脂を母材とする樹脂組成物で前記スリーブを射出成形した請求項１に記載のトルクリミッタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型プリンタの給紙装置の駆動部等に使用されるトルクリミッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルプリンタのような小型プリンタの給紙装置の駆動部等に使用されるトルクリミッタとしては、摩擦式のものと磁石式のものとが従来から知られている。このうちの摩擦式のトルクリミッタとしては、例えば、本出願人がこの発明より先に提案したものがある（特願２００２−８８６５１号）。このトルクリミッタは、縮径方向の弾性を有するスリーブの外径面にリング状の弾性体を嵌合してスリーブを縮径させることにより、スリーブに挿通した軸に対してラジアル力を発生させるようにしたもので、スリーブと軸の摩擦によりトルクが発生するので、組立後にトルク調整を行わなくても、スリーブおよびリング状弾性体の材質および寸法によって決まる一定のトルク値が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した摩擦式トルクリミッタでは、使用開始時には所定のトルク値が得られるものの、使用時間の経過とともにトルク値が変化する場合がある。これは、スリーブをポリアセタール樹脂等の摩擦特性に優れた樹脂で形成していても、スリーブと軸が相対回転してトルクを発生させるときに、摩擦熱によって両者のすべり面に微細な凝着が発生し、すべり面の摩擦係数が変化することを避けられないためと考えられる。これに対して、スリーブを樹脂と潤滑油とを混合した樹脂組成物で形成することもあるが、スリーブ内での潤滑油の分布が不均一になりやすく、トルク値の挙動はあまり改善されない。
【０００４】
このようなトルク値の変化は、このトルクリミッタを組み込んだ装置の動作を不安定にしたり、故障を引き起こす原因となったりする。
【０００５】
そこで、この発明の課題は、長期間にわたって安定したトルクを発生させることができるトルクリミッタを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、縮径方向の弾性を有するスリーブの外径面にリング状の弾性体を嵌合してスリーブを縮径させることにより、スリーブに挿通した軸に対してラジアル力を発生させるようにしたトルクリミッタにおいて、前記スリーブを１種類以上の母材樹脂と潤滑油とを混合した樹脂組成物で形成し、その母材樹脂のうちの少なくともひとつを、鎖状結合の末端に前記潤滑油との親和性のある官能基を導入した分子構造を有するものとしたのである。
【０００７】
すなわち、潤滑油との親和性のある官能基を導入した分子構造を有する樹脂と潤滑油とを混合した樹脂組成物でスリーブを形成することにより、スリーブ内に潤滑油を均一に分散させ、スリーブと軸とのすべり面に凝着が生じにくいようにして、すべり面の摩擦係数を安定させたのである。
【０００８】
前記樹脂組成物の母材樹脂として熱可塑性を有する樹脂を使用し、この熱可塑性樹脂を母材とする樹脂組成物で前記スリーブを射出成形することにより、スリーブの成形性を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態のトルクリミッタ１を備えたパーソナルプリンタ用の給紙ローラ２に軸３を挿通した状態を示す。ローラ２は、ローラ本体４の一対の鍔部４ａ、４ａ間にゴムローラ５を嵌合したものであり、その一端部にトルクリミッタ１が一体に設けられている。トルクリミッタ１は、ローラ本体４の片面に同軸状に設けられたスリーブ６と、このスリーブ６の外径面に嵌合されるリング状の弾性体７とからなる。
【００１０】
前記スリーブ６は、後述する熱可塑性樹脂を母材とする樹脂組成物を材料としてローラ本体４と一体に射出成形されるもので、先端側で開放されたスリット６ａが周方向に一定間隔で設けられており、これらのスリット６ａで複数の短冊状のスリーブ片６ｂに分割されて、縮径方向の弾性が付与されている。また、各スリーブ片６ｂの先端には外方に立ち上がった抜止め突起６ｃが設けられており、この抜止め突起６ｃでスリーブ６の外径面に嵌合される弾性体７を抜け止めしている。なお、スリーブは必ずしもローラ本体と一体に成形する必要はなく、別体で形成したうえでローラ本体に取り付けるようにしてもよい。
【００１１】
前記弾性体７は、角型ばね線を巻いたコイルばねであって、その内径がスリーブ６の外径より若干小さく形成されており、スリーブ６の外径面に嵌合されてスリーブ６を縮径させ、スリーブ６に挿通した軸３に対してラジアル力を発生させるようになっている。その結果、スリーブ６と軸３とが相対回転したときに、両者のすべり面の摩擦によりトルクが発生する。
【００１２】
なお、このトルクリミッタ１が一体に設けられた給紙ローラ２は、前述のように軸３を挿通され、その両端部においてＥ形の止め輪８、８により軸方向の位置決めがなされている。
【００１３】
前記スリーブ６およびローラ本体４を形成する樹脂組成物は、熱可塑性を有する母材樹脂と潤滑油とを混合したものである。そして、この母材樹脂には、鎖状結合の末端または鎖状結合内に潤滑油との親和性のある官能基を導入した分子構造を有するものが使用されている。その分子構造は、例えば下記の化１のような一般式で表される（式中、Ｒ１　〜Ｒ３　はアルキル基）。
【００１４】
【化１】
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【００１５】
上式中のＸが、潤滑油との親和性のある官能基である。この官能基Ｘは、潤滑油と似た構造を有しておればどのようなものでもよいが、例えば、一般式Ｒ４　Ｏ（Ｒ４　はアルキル基）で表される炭素数２〜８のアルコキシ基がある。なお、このアルコキシ基は、オクチルアルコール、カプリルアルコール、セリルアルコール、ステアリルアルコール等の炭素数８〜２２の長鎖脂肪族アルコールと、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、グリコールのホルマール、ジグリコールのホルマール等の環状エーテルとを反応させることにより、その付加物の末端基として得られ、この付加物を基にして母材樹脂を作っていけばよい。
【００１６】
また、潤滑油としては、シリコーンオイル、ポリアルキレングリコール、ポリオールエステル油、ポリフェニルエーテル油、ジエステル油、ポリオレフィン油等が使用される。潤滑油の添加量は、０．３〜３０重量％の範囲が好ましい。添加量が０．３重量％未満の場合は樹脂組成物の潤滑性が従来と変わらず、添加量が３０重量％を越える場合は、樹脂組成物の機械的特性が著しく低下するからである。
【００１７】
すなわち、このトルクリミッタ１は、スリーブ６を形成する樹脂組成物の母材樹脂内に潤滑油がミクロなレベルで均一に分散するようになっている。このため、スリーブ６の軸３とのすべり面にも均一に潤滑油が分布しており、両者が相対回転してもすべり面には摩擦熱による凝着が生じにくい。また、軸３に組み込むだけで外部から別途の潤滑剤を供給する必要がないため、取り扱いがしやすく、メンテナンスもほとんどしなくてよい。
【００１８】
さらに、スリーブ６は、母材樹脂が熱可塑性を有しているため、射出成形により、トルクリミッタ１を組み込む装置の構造に応じた形状に容易に成形することができる。
【００１９】
上述した実施形態のトルクリミッタのトルク特性を確認するために、発生トルクの時間的変化を調査する実験を行った。実験では、実施形態のトルクリミッタ（実施例）のほかに、ポリアセタール樹脂のみでスリーブを形成した従来のトルクリミッタを比較例として準備した。また、実施例では、スリーブを形成する樹脂組成物として、鎖状結合の末端に潤滑油との親和性の高いアルコキシ基が導入されているポリアセタール樹脂に潤滑油を混合した樹脂組成物を使用した。
【００２０】
実験は、トルクリミッタを固定してそのスリーブに挿通した軸を回転させる方式の耐久試験機を使用し、実施例と比較例とについて、試験機を一定速度（４１５ｃｐｍ）で運転しながら発生トルクを測定した。なお、実施例は２０時間以上連続運転したが、比較例では、運転開始から２時間後に軸を抜き出してスリーブとのすべり面を洗浄し、その後運転を再開して２時間後に中止した。
【００２１】
図２は実施例のトルク測定結果を、図３は比較例のトルク測定結果をそれぞれ示す。比較例のトルクは、図３に示したように、運転開始時には、スリーブおよび弾性体の材質および寸法によって決まる所定値が発生するが、その直後から上昇して１時間程度の運転で所定値の２倍近い値となってしまう。そして、軸を洗浄してそのすべり面に発生した微細な凝着を除去すると一旦は所定値に戻るが、再び上昇する。これに対して、実施例は、図２に示したように、長時間連続運転してもトルクが所定値から大きく変化することはなく、パーソナルプリンタの駆動部等に組み込んだ場合に、長期間安定したトルクを発生させられることが確認された。
【００２２】
上述した実施形態では、スリーブの成形性を向上させるために、樹脂組成物の母材に熱可塑性樹脂を使用したが、スリーブ形状が単純な場合等では熱可塑性のない樹脂を使用してもよい。
【００２３】
また、樹脂組成物の母材には２種類以上の樹脂を混合して使用することもできる。この場合は、各母材樹脂のうちの少なくともひとつが、鎖状結合の末端に潤滑油との親和性のある官能基を導入した分子構造を有するものであればよい。各母材樹脂を均一に混合すれば、樹脂組成物内に潤滑油を均一に分散させることができるからである。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、この発明のトルクリミッタは、潤滑油との親和性のある官能基を導入した分子構造を有する樹脂と潤滑油とを混合した樹脂組成物でスリーブを形成したものであるから、潤滑油がスリーブ内に均一に分散してスリーブと軸とのすべり面に凝着が生じにくく、すべり面の摩擦係数が安定している。従って、長期間にわたって安定したトルクを発生させることができ、トルクリミッタを組み込んだ装置を安定して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のトルクリミッタの縦断面図
【図２】実施形態のトルクリミッタのトルク測定実験結果を示すグラフ
【図３】従来のトルクリミッタのトルク測定実験結果を示すグラフ
【符号の説明】
１　トルクリミッタ
２　給紙ローラ
３　軸
４　ローラ本体
４ａ　鍔部
５　ゴムローラ
６　スリーブ
６ａ　スリット
６ｂ　スリーブ片
６ｃ　抜止め突起
７　弾性体
８　止め輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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