(57)【要約】【課題】            合成樹脂歯車において歯車回転方向の伝達精度を劣化させることなく、歯部を歯車半径方向に弾性変形可能として、歯車の誤差を吸収し、かみ合い精度を向上させる。さらに、回転伝達機構の精度を維持しながら、高精度歯車の使用量を減らすことができる合成樹脂歯車を提供する。【解決手段】        合成樹脂歯車を外周部材と内周部材で構成すると共に、半径方向に延在する複数の溝とそれに嵌合する複数の回転規制部とによって、外周部材と内周部材とを、半径方向には相対変位可能で周方向には相対変位を規制するように連結し、さらに、外周部材と内周部材の間に複数の弾発部を設ける。【選択図】          図１
2009068656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に歯部が一体に形成された円環状のリム及びリムの内周面から半径方向内側に突設された円環状のウェブを有する外周部材と、歯車中心軸をなす軸部を有する内周部材からなる合成樹脂歯車であって、
軸部はウェブの内周面の内側に配置され、
軸部又はウェブの一方には、半径方向に延在する複数の溝が設けられ、
軸部又はウェブの他方には、半径方向に延在し、溝に対し半径方向にスライド可能なように嵌合された複数の回転規制部が設けられ、
軸部又はウェブの一方には、半径方向に延在し、回転規制部よりも薄肉かつ湾曲した形状に形成された弾発部が、その先端部が軸部又はウェブの他方に押し当てられるように設けられてなる
ことを特徴とする合成樹脂歯車。
【請求項２】
請求項１記載の合成樹脂歯車を、前記合成樹脂歯車よりも高い精度を有する歯車と対にして使用することを特徴とする、歯車の回転伝達精度向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＯＡ機器などに使用される合成樹脂歯車に関する。特に歯車への入力に対して弾性変形する部分を有する合成樹脂歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンターやコピー機においては、紙送り機構などに使用される回転伝達機構の精度が悪いと、印刷ずれを起こすなど印刷出力の品質が低下する。従って、印刷出力の品質を向上させるために、回転伝達機構の精度を向上させる必要がある。そのため、そのような回転伝達機構や装置に使用される歯車は、通常、高精度の歯車を対として複数組使用することで、歯車列全体の精度向上を図っている。しかしながら高精度歯車はコスト高であるため、印刷品質を維持しながら高精度歯車の使用数を抑える技術が望まれていた。
【０００３】
また、回転機構に使用される歯車の精度は、かみ合い音や振動の発生の要因ともなり、さらに、歯車の耐久性にも影響を及ぼす場合があるため、歯車の精度、特にそのかみ合いの精度を高めることが行われてきている。
【０００４】
特許文献１には、弾性部を有し、軸部と歯部とが相対的に弾性変形可能な歯車が開示され、かみ合いの精度を改善できることが記載されている。また、特許文献２には、弾性変形可能なリブによって、軸部と歯部とが相対的に弾性変形可能に連結された合成樹脂歯車が開示され、かみ合いの精度を改善できることが記載されている。更に特許文献３には、ウェブに薄肉部を設けて歯部を有するリムが傾くことができるようにした合成樹脂歯車が開示され、かみ合いを改善できることが記載されている。
【特許文献１】特開２００１―１８２７８２号公報
【特許文献２】特開平５−１８４５５号公報
【特許文献３】特開２０００―２４９２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の歯車においては、軸部と歯部との間の歯車半径方向の弾性変形を可能とする部分を設けることで、弾性変形によって半径方向の精度誤差を吸収して歯車のかみ合い精度を改善できるものの、弾性変形可能な部位を設けたことによって、軸部と歯部とが歯車回転方向にも弾性変位可能となってしまう。特に２段歯車のように軸部側歯部と外周側歯部との回転方向の位相が重要な歯車において、軸部と（外周の）歯部との回転方向の相対位置が弾性変形可能となってしまうと、回転伝達機構の精度が大きく低下することになる。したがって、レーザープリンターのように回転機構の精度が重視される分野においては、特許文献１や特許文献２に記載の歯車を使用することは困難であった。
【０００６】
また、特許文献３に記載の樹脂歯車は、互いに傾いた軸を有する歯車間のかみ合いを改善するのには有効であるが、弾性変形する薄肉部が歯車の半径方向の弾性変形を生じにくい平板形状であるため、軸部と歯部との間の歯車半径方向の弾性変形を可能として、弾性変形によって半径方向の精度誤差を吸収し歯車のかみ合い精度を改善することはできなかった。
【０００７】
本発明は、合成樹脂歯車において歯車回転方向の伝達精度を劣化させることなく、歯部を歯車半径方向に弾性変形可能として、歯車の誤差を吸収し、かみ合い精度を向上させることを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、回転伝達機構の精度を維持しながら、高精度歯車の使用量を減らすことができる合成樹脂歯車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者は、鋭意検討の結果、合成樹脂歯車を外周部材と内周部材により構成し、歯車周方向の相対変位は規制しながら歯車半径方向の相対変位は許容する特定の機構によって外周部材と内周部材を連結し、内周部材と外周部材との間に弾発部材を設けることによって、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明は、外周部に歯部が一体に形成された円環状のリム及びリムの内周面から半径方向内側に突設された円環状のウェブを有する外周部材と、歯車中心軸をなす軸部を有する内周部材からなる合成樹脂歯車であって、軸部はウェブの内周面の内側に配置され、軸部又はウェブの一方には、半径方向に延在する複数の溝が設けられ、軸部又はウェブの他方には、半径方向に延在し、溝に対し半径方向にスライド可能なように嵌合された複数の回転規制部が設けられ、軸部又はウェブの一方には、半径方向に延在し、回転規制部よりも薄肉かつ湾曲した形状に形成された弾発部が、その先端部が軸部又はウェブの他方に押し当てられるように設けられてなることを特徴とする合成樹脂歯車である。
【００１１】
また、本発明は、請求項１記載の合成樹脂歯車を、前記合成樹脂歯車よりも高い精度を有する歯車と対にして使用することを特徴とする歯車の回転伝達精度向上方法である（請求項２）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の合成樹脂歯車によれば、軸部と歯部とが歯車回転方向に相対変位してしまうことを防止し、回転伝達機構の精度低下を防止しながら、合成樹脂歯車の半径方向の誤差を弾性変形により吸収し、かみ合い精度を向上できるという効果が得られる。
【００１３】
さらに請求項２の方法によれば、一方の歯車を他方に比べて比較的精度が低い歯車を使用しても、全体のかみ合わせ精度や回転伝達精度が低下することが防止できるので、精度を維持しながら、一連の歯車列の中で使用される高価な高精度歯車の使用数を減らすことができ、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の合成樹脂歯車の第１の実施形態を示す正面図である。図２は図１のＸ−Ｘ断面図である。
【００１５】
合成樹脂歯車１は、円盤状の歯車であり、その外周部には複数の歯部２１が所定のピッチで設けられている。合成樹脂歯車１は、それぞれ独立して成形された内周部材１０と外周部材２０とが組み立てられてなる歯車である。図３に示された外周部材２０において、歯部２１は円環状のリム２２と一体化されており、リム２２の内周側から歯車中心方向に向けて円環状のウェブ２３が突設されている。ウェブ２３はリム２２に対し、歯車軸方向の厚さが薄く設定されている。一方、図４に示された内周部材１０は、合成樹脂歯車１の中心軸をなす軸部１１により構成される。軸部１１の中心には歯車中心軸となるシャフトを圧入するためのボス穴が設けられている。軸部１１の外周部は、外周部材２０のウェブ２３の内周部よりも小さく成形されており、軸部１１の外周には、半径方向に延びる溝１２，１２が６箇所に設けられている。
【００１６】
さらに、外周部材２０のウェブ２３の内周面からは、板状の６枚の回転規制部２４，２４が歯車半径方向内側に向かって突設されると共に、６つの弾発部２５，２５が歯車半径方向内側に向かって突設されている、回転規制部２４，２４と弾発部２５，２５とは、歯車周方向にわたって互い違いに配置されている。
【００１７】
内周部材１０と外周部材２０とは、ウェブ２３の内側に軸部１１が位置し、板状の回転規制部２４，２４がそれぞれ溝１２，１２と嵌合し、外周部材２０の中心軸と内周部材１０の中心軸とが一致するように組み立てられ、合成樹脂歯車１となっている。組立状態において、溝１２は回転規制部２４よりも半径方向に深くなるように設けられており、回転規制部２４の先端部には溝１２の底部との間に空隙が存在する。嵌合された回転規制部２４と溝１２は、溝が設けられた歯車半径方向にスライド可能となっており、従って、内周部材１０と外周部材２０とを、歯車の周方向には相対変位を規制するとともに、歯車の半径方向には相対変位可能としている。
【００１８】
ウェブ２３の内周側から突設された弾発部２５は、回転規制部２４の肉厚に対して薄肉に形成され、歯車正面視において湾曲した形状(本実施形態では略Ｓ字状)の部分である。弾発部２４は、外周部材２０の成形時の歯車半径方向の長さが、内周部材１０と外周部材２０とを組み立てた際の軸部外周面とウェブ２３の内周面との距離よりも、大きくなるように成形される。従って、組み立てられた状態において、弾発部２５が圧縮され、弾発部２５の先端が軸部１１の外周面に押し当てられるように設けられている。弾発部２５は、内周部材１０と外周部材２０の歯車半径方向の相対変位に対して復元力を発生させるバネ部材として作用し、軸部を歯車の中心にセンタリングする。
【００１９】
本発明の合成樹脂歯車は、ポリアセタール樹脂などのエンジニアリングプラスチックや、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂や、熱可塑性エラストマー、ゴムなどにより製造することができる。
【００２０】
本発明の合成樹脂歯車の製造方法は、以下のとおりである。内周部材１０及び外周部材２０は、それぞれ独立して射出成形法や射出圧縮成形法や圧縮成形法により製造できる。成形された内周部材１０と外周部材２０とを、溝１２、１２と回転規制部２４、２４とが嵌合するように歯車軸方向にスライドさせて組み立てる。この際、弾発部２５、２５を圧縮した状態で組み立てられるように、弾発部２５，２５を圧縮した状態で仮保持可能な治具に外周部材１０を保持させて、その状態で内周部材２０に隣接させて、外周部材１０を内周部材の外側に位置するように歯車軸方向にスライドさせて組み立てることが好ましい。
【００２１】
以下、本発明の合成樹脂歯車の作用と効果を説明する。本発明の合成樹脂歯車は、より高い精度を有する従来周知の歯車と対にして使用することができる。すなわち、一連の回転伝達機構の中で、一対の歯車の一方が比較的精度を低く設定した本発明の歯車、他方が比較的精度が高く設定され弾性変形する変形部を持たない従来の歯車となるように組み合わせて使用することができる。
【００２２】
本発明の合成樹脂歯車１は、溝１２，１２と回転規制部２４，２４の働きにより、内周部材１０と外周部材２０とが歯車半径方向に相対変位可能であるので、軸部１１と歯部２との間が歯車の半径方向に弾性変形可能であり、合成樹脂歯車１に半径方向の誤差があっても、弾性変形によりその誤差を吸収することができる。従って、一対の歯車の一方が高精度の歯車であれば、本発明の合成樹脂歯車１の精度が比較的低くても、その精度の差を弾性変形により吸収できるので、歯車のかみ合わせとしては、本発明の合成樹脂歯車１の精度を低く設定しても、比較的精度の高い歯車同士を組み合わせたレベルのかみ合わせ精度を実現できる。従って、本発明によれば、かみ合いの精度は維持しながら、歯車対の一方の歯車の精度を下げることが可能となり、回転伝達機構における高価な高精度歯車の使用数量を低減できる。
【００２３】
また、本発明の合成樹脂歯車１は、溝１２，１２と回転規制部２４，２４の働きにより、内周部材１０と外周部材２０とが歯車周方向の相対変位を規制されており、周方向には容易には弾性変形しない。従って、歯車の半径方向の誤差は弾性変形により吸収しながらも、歯車の周方向に対しては変形しにくいので、軸部と歯部とが歯車回転方向に弾性変形してしまうことを防止でき、回転伝達機構の精度低下を防止できる。
【００２４】
弾発部２５，２５の形状は、必ずしも本実施形態のような略Ｓ字形状に限定されるものではなく、半径方向に弾性変形しやすく復元力を発生させるような湾曲した形状であればよい。
そのような弾発部の形状として図５、図６、図７の形状が例示できる。図５には、半径方向に伸びる複数の直線部を周方向に離間させてその間を周方向に伸びる直線で接続した、カギ形の形状が示されている。図６には、Ｓ字形状の一方の湾曲部を円環状とした形状が、図７には、互いに反対側を向いた２つの山形を連続させた稲妻形の形状が示されている。弾発部２５において、これらの形状と、肉厚、半径方向の長さ、軸方向の幅を適宜設定することによって、歯車半径方向の弾力性を調整することができる。また、以上例示したように、本出願において湾曲した形状とは、図１や図３に例示されるような曲線状に湾曲した形状に限定されるものではなく、図５、図７に例示されるように角部を有する折れ曲がった形状をも含む概念である。すなわち湾曲した形状とは、ほぼ線状である細長い形状がその開始点と終点の間を直線状でなく迂回して形成しているような形状である。
【００２５】
弾発部２５，２５は、本実施形態のように外周部材２０のウェブ２３の内周側に設けてもよいが、必ずしもそれに限定されるわけではなく、内周部材１０の外側、すなわち軸部１１の外周面に設けてもよい。また、本実施形態では、ウェブ２３は外周部材２０にのみ設けられているが、内周部材１０の軸部１１の外周側にウェブを設けてもよく、その場合は、ウェブに溝１２を設ければよい。
【００２６】
さらに、溝１２と回転規制部２４は、本実施例とは反対に、溝１２を外周部材２０に設けて、回転規制部２４を内周部材１０に設けても良い。
さらに、内周部材１０側にも歯を設けて、多段の歯車としても良い。
【００２７】
上記実施の形態では、溝１２及び回転規制部２４がそれぞれ６箇所設けられた例を示したが、必ずしもそれに限定されるものではなく、図８に示した第２の実施形態及び、図９に示した第３の実施形態のように、４箇所、８箇所などであっても良い。溝１２及び回転規制部２４の配置は、図１、図８、図９に示されるように、互いに等間隔で回転対称に配置されることが、溝と回転規制部の円滑なスライドをさせる上で好ましい。
【００２８】
また、第１の実施の形態では、弾発部２５が６箇所設けられた例を示したが、必ずしもそれに限定されるものではなく、４箇所、８箇所などであっても良く、弾発部２５を溝１２や回転規制部２４よりも多く設けても良い。弾発部２５，２５は、外周部材２０と内周部材１０の中心軸が互いに一致し、センタリングされやすいように、図１に示されるように、互いに等間隔で回転対称に配置されることが好ましい。
【００２９】
また、内周部材１０と外周部材２０の、歯車軸方向の相対変位を規制するために、適宜、ストッパ部材を設けても良い。歯部に歯車軸方向の力が作用するハスバ歯車の場合は、ストッパ部材を設けることが特に好ましい。
【００３０】
また、上記実施例においては歯車軸部１１としてボス穴を有する歯車軸部を例として説明したが、必ずしもボス穴を有する軸部である必要はなく、樹脂歯車に歯車軸が適切に設定できるようなものであれば良い。従って、歯車軸部１１は、歯車中心部に一体に形成された軸を有するものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、回転伝達精度が要求される一連の歯車列において、一部の歯車を本発明の歯車とすることで、回転伝達精度やかみ合い精度を低下させることなく、一部の歯車の精度を低く設定することができ、高価な高精度歯車の使用量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の合成樹脂歯車の第１の実施の形態を示す正面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図。
【図３】外周部材の形態を示す図。
【図４】内周部材の形態を示す図。
【図５】弾発部の断面形状の他の例を示す図。
【図６】弾発部の断面形状の他の例を示す図。
【図７】弾発部の断面形状の他の例を示す図。
【図８】本発明の合成樹脂歯車の第２の実施の形態を示す正面図。
【図９】本発明の合成樹脂歯車の第３の実施の形態を示す正面図。
【符号の説明】
【００３３】
１          合成樹脂歯車
１０        内周部材
１１            軸部
１２            溝
２０        外周部材
２１            歯部
２２            リム
２３            ウェブ
２４            回転規制部
２５            弾発部
【図１】
2009068656.tif 000003
【図２】
2009068656.tif 000004
【図３】
2009068656.tif 000005
【図４】
2009068656.tif 000006
【図５】
2009068656.tif 000007
【図６】
2009068656.tif 000008
【図７】
2009068656.tif 000009
【図８】
2009068656.tif 000010
【図９】
2009068656.tif 000011