(57)【要約】      （修正有）【課題】  カム部材等の回転偏心部材を、インクジェット法により高精度かつ低コストに提供する。【解決手段】  カム部材１は、回転軸心を有する軸部２と、軸部２の外周に形成され、その外周面が、その輪郭線の曲率中心を回転軸心と異なる位置に配置した樹脂部３とで構成されている。  軸部２の両端部を支持部１４により回転軸心より偏心した位置で支持し、軸部２を偏心回転させながら、紫外線硬化樹脂等の光硬化性樹脂をノズルヘッド１１のノズル１２から微小液滴状態のインク１５として軸部２の外周面に噴霧して被膜を形成し、硬化部１３の紫外線ランプの照射により硬化させて、樹脂部３を形成する。  軸部２の回転周速度を変化させたり、インク１５の噴霧量を増減させたりすることにより、所望のカム面を形成することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面の少なくとも一部が、その輪郭線の曲率中心を回転軸心と異なる位置に配した形状である回転偏心部材であって、
外周面が微量インクの集合体で形成されていることを特徴とする回転偏心部材。
【請求項２】
外周面でカム面を構成した請求項１記載の回転偏心部材。
【請求項３】
インクが、光硬化性および熱硬化性のうち、少なくとも何れか一方の硬化特性を有することを特徴とする請求項１記載の回転偏心部材。
【請求項４】
外周面の少なくとも一部が、その輪郭線の曲率中心を回転軸心と異なる位置に配した形状である回転偏心部材の製造方法であって、
素材を、前記回転軸心と異なる位置を中心として回転させながら微量インクを供給し、微量インクの集合体で外周面を形成することを特徴とする回転偏心部材の製造方法。
【請求項５】
外周面の少なくとも一部が、その輪郭線の曲率中心を回転軸心と異なる位置に配した形状である回転偏心部材の製造方法であって、
素材を、前記回転軸心を中心として回転させながら微量インクを供給すると共に、インクの供給量を素材の回転位相に応じて制御し、微量インクの集合体で外周面を形成することを特徴とする回転偏心部材の製造方法。
【請求項６】
素材が一回転する間に、インクの供給と、供給されたインクの硬化とを行う請求項４または５の何れかに記載の回転偏心部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム部材をはじめとする回転偏心部材、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カム装置は、カム部材（原動節）を回転運動等させて、これと対偶をなすカムフォロア（従動節）に一定周期で反復運動をさせる装置であり、その使用用途は、玩具をはじめ、工作機械や産業機械、さらには内燃機関等極めて多岐に亘っている。カム部材は、一般に、カムフォロアに対してすべり運動することから、耐摩耗性や強度に優れた金属材料で形成される場合が多い。しかしながら、カム部材を全て金属材料で形成すると、高コスト化および重量化を招くことから、カム部材を樹脂で射出成形する提案が既になされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２７３４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１のようにカム部材を樹脂で射出成形すると、カムプロフィル（輪郭形状）の違いに応じた複数種類の金型を準備する必要があるため、特に多品種少量生産を行う場合には、型の製作や保守管理、およびこれらの段取り等に必要なコストが増大する。また、射出成形では、金型分割面等に発生したバリを射出成形後に研削加工等で取り除かなければならず、工程数の増加による加工コストの高騰が懸念される。
【０００４】
さらに、樹脂の射出成形では、固化に伴って生じる樹脂の成形収縮による精度悪化が懸念される。特にカムの外周面が非真円形状である場合、円周方向の成形収縮量にばらつきを生じ易く、高精度のカム面を得ることが難しくなる。カム面の成形精度の悪化は、カムフォロアの運動精度に悪影響を与える。
【０００５】
本発明は、かかる実状に鑑みてなされたものであり、その目的はカム部材をはじめとする回転偏心部材を高精度かつ低コストに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、外周面の少なくとも一部が、その輪郭線の曲率中心を回転軸心と異なる位置に配した形状である回転偏心部材であって、外周面が微量インクの集合体で形成されていることを特徴とする回転偏心部材を提供する。
【０００７】
微量インクの集合体は、例えば非接触の状態で細孔ノズルから微小液滴状態のインクを供給する、いわゆるインクジェット法を用いて形成することができる。インジェット法の他、ノズルではなくインク液面からインク液滴を飛ばすノズルレスタイプのインクジェット法（ノズルレスインクジェット法）、電気泳動を利用してインクを誘導する方法、マイクロピペットを介してインクを液滴の状態ではなく連続的に吐出する方法、あるいは定着面までの距離を短縮し、インクを吐出と同時に定着面に着弾させる方法等も選択可能である。
【０００８】
この回転偏心部材であれば、微量インク集合体の肉厚を円周方向で変えることで、外周面の輪郭を任意形状に形成することができる。集合体の肉厚は、インク供給量を円周方向で増減させることで変更でき、しかも上記に例示したインク供給法であれば、予めプログラミングしておくことでインク供給量を精度よく制御することができるから、種々の外周面形状を有する回転偏心部材が低コストかつ高精度に得られる。インクを定位置から供給しながら素材を偏心回転させても集合体の肉厚を円周方向で変えることができ、この場合も同様の効果が得られる。以上から、種々の外周面形状を有する回転偏心部材が低コストにかつ高精度に得られる。外周面の形状変更は、実行するプログラムを変更することで簡単に行えるから、多品種少量生産にも容易に対応可能である。また、射出成形で問題となる金型分割面のバリも生じないから、高精度化を図ると共に、後加工の省略による低コスト化も図ることができる。
【０００９】
この種の回転偏心部材の一例として、外周面にカム面を有するカム部材を挙げることができる。カム部材では、カム面とカムフォロアとの間に滑り摩擦あるいは転がり摩擦を生じるが、カム面が樹脂で形成されているので、両者間の摩擦力を減じることができる。したがって、低トルク化や異常振動の発生防止を図ることができる。
【００１０】
インクとしては、光硬化性および熱硬化性のうち、少なくとも何れか一方の硬化特性を有するものを使用することができる。これらのうち、光硬化性、その中でも特に硬化速度に優れる紫外線硬化性を有するインクを用いれば、サイクルタイムを短縮して回転偏心部材の製造コストを低減することができる。
【００１１】
この回転偏心部材は、素材を、回転軸心と異なる位置を中心として回転させながら微量インクを供給し、微量インクの集合体で外周面を形成することにより製造することができる。
【００１２】
このように素材を、回転偏心部材の回転軸心と異なる位置を中心として回転させることにより（偏心回転）、インクを定量供給しながらでも素材外周面上での微量インクの集合体の肉厚を円周方向で変えることができる。この場合、外周面は、偏心回転時の回転中心を中心とする真円状になる。インクを定量供給せず、その供給量を素材の回転位相に応じて制御すれば、真円形状以外の外周面も形成することができる。
【００１３】
素材を、回転偏心部材の回転軸心を中心として回転させながら微量インクを供給し、かつインクの供給量を素材の回転位相に応じて変化させれば、インク供給量の差によって肉厚を変化させることができる。この場合、回転偏心部材の外周面を任意形状に形成することが可能である。
【００１４】
素材が一回転する間に、インクの供給と、供給されたインクの硬化とを行うようにすれば、素材を複数回転させて外周面を形成する場合にも、硬化不十分なインクが重なることによる外周面の精度悪化を回避することができる。また、微量インクの供給と硬化の繰り返しで樹脂部分が形成されるので、円周方向での成形収縮量のばらつきを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上に示すように、本発明によれば、カム部材をはじめとする回転偏心部材を高精度かつ低コストに提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る回転偏心部材の一例としてのカム部材を示すものである。このカム部材１は、素材としての軸部２と、軸部２の外周に設けられた偏肉リング状の樹脂部３とを有する。樹脂部３の外周面３ａは、カム部材１の回転軸心Ｏから半径方向に所定量オフセットされた位置ｅを中心とする真円形状であり、外周面３ａがカム面を構成する。
【００１８】
次に、上記カム部材１の製造工程を説明する。
【００１９】
図２は、本発明に係るカム部材１の成形装置の一例を示すものである。この成形装置は、流動状態のインクをノズルから微小液滴の状態で吐出し、軸部２の外周面２ａに着弾させた後硬化させて、樹脂部３を印刷成形するインクジェット方式の印刷装置１０の概要を示すものである。同図に示す印刷装置１０は、主要な構成要素として、軸部２の両端を支持し、軸部２を回転駆動させる支持部１４と、軸部２の外周面２ａと対向させた印刷部としての一又は複数のノズルヘッド１１と、ノズルヘッド１１に対してその円周方向位置を異ならせて配置した硬化部１３とを具備する。ノズルヘッド１１には、インク１５の微小液滴を吐出する複数のノズル１２が軸方向に配設されている。硬化部１３は、軸素材２に供給されたインク１５を硬化させるための光を照射する光源で、例えば紫外線ランプが使用される。
【００２０】
インク１５は、主成分となる樹脂材料（ベース樹脂）に硬化剤（重合開始剤、重合開始触媒等）を配合したものが使用される。本実施形態では、ベース樹脂として光硬化性樹脂、その中でも特に低コストで硬化速度に優れた紫外線硬化樹脂を用いている。紫外線硬化樹脂としては、ラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、カチオン重合系モノマー等を使用することができる。一方、硬化剤としては、使用されるベース樹脂に応じてラジカル系光重合開始剤や、カチオン系光重合開始剤等が選択使用される。
【００２１】
支持部１４で両端支持される軸部２は、例えば高剛性を有するステンレス鋼等の金属材料で中実軸状あるいは円筒状に形成されている。本実施形態において、軸部２は、図３に示すように、回転軸心Ｏではなく、軸心Ｏから半径方向に所定量オフセットした点ｅを中心として回転駆動される。なお、軸部２の外周面２ａのうち、少なくともインク１５が着弾する領域には、インク１５の固着力向上のため、粗面処理やカップリング処理等の表面処理を施しておくのが望ましい。
【００２２】
以上の構成において、軸部２を回転させながら、微小液滴状態のインク１５をノズル１２から定量供給する。このようにすることで、図４に示すように、周速度差に応じてインク１５の着弾間隔に粗密を設けることができる。
【００２３】
軸部２の外周面２ａへの着弾直後、インク１５の液滴は図５（ａ）に示すように球形であるが、時間経過と共に、図５（ｂ）に示すように濡れ広がる。これら濡れ広がった液滴が集合することで軸部２の外周面２ａ上には、図６（ａ）に示すような被膜３’が形成される。この際、インク１５の着弾間隔が密の領域では、隣接するインク液滴との重なりが多くなるために膜厚が厚くなるが、インク１５の着弾間隔が粗の領域では、重なりが少ないために膜厚が薄くなる。被膜３’は、硬化部１３の対向位置に達したところで紫外線の照射を受けて硬化し、その上に同様の膜厚差を有する新たな被膜３’が形成される。このように被膜３’の形成とその硬化を繰り返すことで、膜厚差を有する被膜３’が積層状態となって膜厚差が徐々に拡大するため、図６（ｂ）に示すように、インク１５の着弾間隔が密の領域で厚肉で、かつ粗の領域で薄肉になった偏肉リング状の樹脂部３が形成され、樹脂部３と軸部２とが一体になったカム部材１が得られる。このとき、樹脂部３の外周面３ａの輪郭は真円状をなし、その中心は軸部２の回転軸心からオフセットされた点ｅにある。
【００２４】
この実施形態では、インク１５を円周方向で定量供給することとしているが、軸部２の回転位相に応じてノズルヘッド１１からのインク１５の供給量を制御することもできる。このように軸部２の回転に伴ってノズルヘッド１１からのインク１５の供給量を増減させることで、樹脂部３の各部で肉厚を変化させることができ、これによりカム面となる外周面３ａの形成が可能となる。図３に示すような偏心回転でインク１５を定量供給した場合、外周面３ａの輪郭形状は真円状となるが、このように円周方向でインク供給量を変化させれば、真円以外の任意形状、例えば図７（ａ）（ｂ）に示すように、一部領域の曲率中心を回転軸心Ｏと異なる位置に配置したカム部材（同図ａ参照）、あるいは複数領域の曲率中心を回転軸心Ｏと異なる位置に配置したカム部材（同図ｂ参照）が形成可能となる。このように、インク供給量を円周方向で変化させる場合、軸部２は、回転軸心Ｏと一致した位置を中心として回転させる（図７（ａ）（ｂ）参照）だけでなく、回転軸心Ｏからオフセットされた点ｅ（図１参照）を中心として回転させてもよい。
【００２５】
上述したインクジェット法であれば、インク１５の供給量等を精度よく制御することができるから、回転軸心に対して偏心した外周面３ａを有するカム部材１が低コストかつ高精度に得られる。また、外周面３ａの形状変更は、実行するプログラムを変更することで簡単に行えるから、射出成形で多品種少量生産に対応する場合に問題となる、型の製作や保守管理、およびこれらの段取り等に必要なコストを減じ、多品種少量生産にも容易に対応可能となる。また、射出成形では問題となる金型分割面のバリも生じないから、高精度化を図ると共に、後加工の省略による低コスト化も図ることができる。
【００２６】
また、上述したインクジェット法であれば、軸部２が一回転する間に、供給されたインク１５の硬化が行われるから、上記のように軸部２を複数回転させて樹脂部３を形成する場合にも、硬化不十分なインク１５が重なることによる外周面の精度悪化を回避することができる。また、微量インクの供給・硬化を繰り返しながら樹脂部３を形成するので、射出成形に比べ、成形収縮量のばらつきによる外周面３ａ精度の低下を抑制することができる。そのため、本発明にかかるカム部材をカム装置に組み込んで用いる場合には、カムフォロアの運動精度を高精度に管理することが可能となる。
【００２７】
また、軸部２にカム部材１が直接形成されるので、別工程でカム部材１を製作した後、これを軸部２に取り付ける場合のように、軸部２に対するカム部材１の取り付け精度が問題となることもない。
【００２８】
以上の説明では、素材として軸部２を例示したが、素材の形状は軸状に限られない。例えば、板状の素材を使用することも可能であり、これにより樹脂部３と素材の軸方向幅を等しくしたカム部材１を製作することもできる。また、本発明はカム部材１に限らず外周面の少なくとも一部の曲率中心を回転軸心と異なる位置に有する部材一般に対して広く適用することができる。
【００２９】
なお、以上の説明では、光硬化性を有する樹脂を主成分としたインク１５を用いてカム部材１（樹脂部３）を形成する形態について説明を行ったが、インク１５として光硬化性以外にも、例えば熱硬化性を有するもの、あるいは光硬化性と熱硬化性とを併せ持つインクを使用することもできる。
【００３０】
例えば、インク１５として熱硬化性を有するもの（熱硬化性樹脂）を主成分として用いる場合、軸部２を予め加熱しておくか、あるいは軸部２を加熱しながらインク１５を供給することにより、インク１５の硬化は軸部２の外周面２ａへの着弾後、界面から進行するかたちで行われる。そのため、インク１５として光硬化性を有するものを使用し、インク１５の硬化を光線の照射で行う場合よりも、回転駆動に伴うインク脱落の可能性を低減することができる。また、熱硬化性樹脂は、一般的に光硬化性樹脂よりも耐摩耗性に優れることから、耐久性に優れたカム部材１を提供することができる。
【００３１】
このとき、インク１５を構成する熱硬化性樹脂は、耐摩耗性に優れるものであれば特に限定はなく、例えばフェノール樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を溶融させて使用する、あるいは、これらを適宜溶剤に溶解させて使用することができる。必要に応じてこれらに熱硬化開始剤等の各種添加剤を加えてもよい。この場合、図２に示す成形装置における硬化部１３としての光源は不要となり、成形装置の簡略化を図ることもできる。
【００３２】
また、例えばインク１５として光硬化性および熱硬化性を併せ持つものを用いる場合、上記同様、予め軸部２を加熱しておくか、あるいは軸部２を加熱しながらインク１５を供給することにより、インク１５の硬化は、軸部２への着弾後、まず熱硬化反応により界面から表面に向かう形で徐々に進行する。そして印刷が円周方向に徐々に進行し、印刷された部分が硬化部１３の対向領域に達すると、紫外線の照射を受けたインク１５が光硬化（重合）反応を起こして順次硬化する。この硬化は、上記とは逆にインク１５の表面から界面に向かう形で徐々に進行する。従って、インク１５は接着界面および表面の両方向からの硬化作用を受けるため、硬化速度を飛躍的に早めることができ、サイクルタイムを低減して製造コストの低減を図ることができる。
このとき用いるインク１５としては、ベース樹脂としてのラジカル重合性モノマーやラジカル重合性オリゴマー、あるいはカチオン重合系モノマーに、熱・光硬化開始剤を適宜添加したもの、あるいは上記ベース樹脂に熱硬化開始剤と光硬化開始剤とを適宜混合したものを使用することができる。
【００３３】
また、以上の説明では、カム部材１を軸部２の軸方向の１箇所のみに形成した形態を例示しているが、カム部材１を軸部２の軸方向の複数箇所に形成することもできる。この場合、プログラムでノズル１２からのインク供給量等を制御することにより、各カム部材１を同一形状ではなく、異なった形状に形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）図は、本発明にかかるカム部材の一例を示す側面図、（ｂ）図は、（ａ）図をｂ方向から見た断面図である。
【図２】インクジェット方式の印刷装置の一例を示す概要図である。
【図３】軸部の支持状態の一例を示す断面図である。
【図４】インクの供給状態を概念的に示す図である。
【図５】（ａ）図は、着弾直後のインク液滴の様子を示す図、（ｂ）図は、着弾後、インク液滴が濡れ広がった様子を示す図である。
【図６】（ａ）図は、一回転後の軸部を示す断面図、（ｂ）図は複数回転後の軸部を示す断面図である。
【図７】（ａ）図は、カム面を有する部材の他の構成例を示す断面図、（ｂ）図は、カム面を有する部材の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      カム部材
２      軸部
３      樹脂部
３ａ    外周面
３’    被膜
１０    印刷装置
１１    ノズルヘッド
１２    ノズル
１３    硬化部
１４    支持部
１５    インク
Ｏ      回転軸心
ｅ      （回転軸心Ｏからオフセットされた）点
【図１】
2007078024.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007078024.tif 000008
【図７】
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