復(fù)合齒輪及其制造方法、成像裝置、耗材和圖像處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于制造復(fù)合齒輪的方法、成像裝置、耗材和圖像處理裝置，所述復(fù)合 齒輪具有由不同于輻板的材料的材料制造的齒。
【背景技術(shù)】
[0002] 樹(shù)脂齒輪作為動(dòng)力傳遞裝置包含在多種多樣的機(jī)械產(chǎn)品中，所述機(jī)械產(chǎn)品包括0A 設(shè)備（如復(fù)印機(jī)和打印機(jī)）、耗材（如調(diào)色劑盒和墨盒）和圖像處理裝置（如數(shù)字照相機(jī)和 攝像機(jī)）。相關(guān)領(lǐng)域中的用作高精度動(dòng)力傳遞裝置的樹(shù)脂齒輪的已知例子包括螺旋齒輪， 對(duì)于所述螺旋齒輪，根據(jù)應(yīng)用和目的設(shè)置齒頂尺寸和嚙合誤差的精度標(biāo)準(zhǔn)（JGMA116-02) 和齒線(xiàn)的分類(lèi)（JIS B 1702)。特別地，常常通過(guò)將這樣的精度標(biāo)準(zhǔn)的范圍設(shè)置得較小而在 質(zhì)量上增加用于高質(zhì)量機(jī)械產(chǎn)品中的樹(shù)脂齒輪。對(duì)于最近的彩色打印機(jī)和彩色復(fù)印機(jī)，不 僅需要高質(zhì)量，而且需要功能改善，如操作期間的低噪聲性能和高打印性能。以上要求僅僅 通過(guò)上述設(shè)置齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)的小范圍的方法不能滿(mǎn)足，并且需要增強(qiáng)齒輪的旋轉(zhuǎn)傳遞精度 (動(dòng)態(tài)精度）。
[0003] 為了增強(qiáng)齒輪的旋轉(zhuǎn)傳遞精度，考慮以下解決方案：（1)增加接觸齒輪比；（2)防 止齒輪敲擊；和（3)減小旋轉(zhuǎn)期間的位移（變形）。為了獲得以上解決方案，由兩種或更多 種類(lèi)型的材料制造的復(fù)合齒輪已被發(fā)明。
[0004] -個(gè)例子是包括由樹(shù)脂制造并且具有配合到軸的凸出（軸支撐部分）的第一構(gòu)件 和由比第一構(gòu)件的材料更軟的材料制造并且覆蓋第一構(gòu)件的外圓周的第二構(gòu)件的復(fù)合齒 輪，其中至少齒部分圍繞第二構(gòu)件的外圓周被提供。由具有比用于普通齒輪中的聚縮醛樹(shù) 脂更高彈性的樹(shù)脂材料形成第二構(gòu)件允許齒表面在齒輪被嚙合時(shí)彈性地變形，因此增加接 觸齒輪比。高彈性提供緩沖的作用，由此減小旋轉(zhuǎn)期間的齒輪敲擊的行為。也就是說(shuō)，可以 更有效地獲得解決方案（1)和（2)。此外，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件由具有高剛性的樹(shù)脂材料制造時(shí)，可 以減小旋轉(zhuǎn)期間的齒輪的位移，并且不妨礙解決方案（3)的效果。
[0005] 然而，由于在旋轉(zhuǎn)期間旋轉(zhuǎn)扭矩施加到齒部分上，因此在旋轉(zhuǎn)方向上的剪切力在 第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間的界面處生成。因此，高旋轉(zhuǎn)扭矩可以導(dǎo)致在旋轉(zhuǎn)方向上的位移， 減小旋轉(zhuǎn)傳遞精度。特別地，在嵌入模制中（其中第一構(gòu)件作為嵌入構(gòu)件放置在模具中，第 二構(gòu)件然后被注射模制以形成復(fù)合齒輪），由于界面的低相容性，由于脫落引起的位移可以 容易地發(fā)生。為了解決問(wèn)題，已提出其中在軸向方向上延伸的凹槽和脊圍繞第一構(gòu)件的外 圓周提供使得兩個(gè)構(gòu)件在旋轉(zhuǎn)方向上緊密地組合的復(fù)合齒輪和具有圍繞第一構(gòu)件的外圓 周的突起的復(fù)合齒輪。
[0006] 例如，日本專(zhuān)利特開(kāi)第2008-190681號(hào)公開(kāi)了一種用于通過(guò)在軸向方向上提供與 圍繞由金屬材料制造的第一構(gòu)件的外圓周設(shè)在第二構(gòu)件上的齒數(shù)相同或更多的脊來(lái)增加 第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的技術(shù)。
[0007] 例如，日本專(zhuān)利特開(kāi)第2011-220463號(hào)公開(kāi)了一種圍繞由無(wú)機(jī)纖維樹(shù)脂制造的襯 套的外圓周提供突出止動(dòng)構(gòu)件的技術(shù)，圍繞所述襯套形成由包含有機(jī)纖維的樹(shù)脂制造的齒 部分。
[0008] 然而，剪切力不僅在旋轉(zhuǎn)期間在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間的界面處生成。一般通 過(guò)將第一構(gòu)件插入模具中并且然后注射模制第二構(gòu)件制造復(fù)合齒輪。當(dāng)模制的復(fù)合齒輪從 模具釋放時(shí)剪切力在界面處生成。如圖8中所示，當(dāng)使用頂出力E頂出模制的物體時(shí)，齒輪 在沿著齒輪齒線(xiàn)滑動(dòng)的同時(shí)脫模，在界面處生成在齒線(xiàn)的方向上的剪切力Se。因此，在頂出 力E大或脫模阻力高的情況下，脫模位移q會(huì)出現(xiàn)在齒線(xiàn)的方向上。一般認(rèn)為樹(shù)脂齒輪的 脫模阻力為大約100N。樹(shù)脂齒輪一般在從0. 5到10N · m的扭矩內(nèi)的工作環(huán)境下使用。盡 管在旋轉(zhuǎn)方向上的剪切力Se隨著情況而變化，但是在界面處的瞬時(shí)剪切力Se可以是脫模 期間的10到100倍。在脫模期間在界面處生成的剪切力Se取決于齒輪的螺旋角和齒寬而 顯著地變化。例如，對(duì)于圖8中所示的復(fù)合齒輪60,齒表面的脫模阻力與齒寬t成比例地增 加，使得剪切力Se也成比例地增加。當(dāng)螺旋角β增加時(shí)，齒表面的脫模阻力增加，并且剪 切力Se增加。
[0009] 日本專(zhuān)利特開(kāi)第2008-190681號(hào)中公開(kāi)的齒輪在軸向方向上具有與設(shè)在第二構(gòu) 件上的齒數(shù)相同或更多的圍繞第一構(gòu)件的外圓周的脊，由此增加第一構(gòu)件到第二構(gòu)件的聯(lián) 結(jié)強(qiáng)度。然而，該技術(shù)僅僅關(guān)注旋轉(zhuǎn)期間的剪切力而不處理脫模期間生成的剪切力。
[0010] 日本專(zhuān)利特開(kāi)第2011-220463號(hào)公開(kāi)了一種圍繞由無(wú)機(jī)纖維樹(shù)脂制造的襯套的 外圓周提供突出止動(dòng)構(gòu)件的技術(shù)，圍繞所述襯套形成由包含有機(jī)纖維的樹(shù)脂制造的齒。然 而，為了在襯套的外圓周上形成突起，必須使用具有多個(gè)滑塊的復(fù)雜模具，或者必須執(zhí)行二 次加工，因此使得難以以低成本制造大量齒輪。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明提供一種復(fù)合齒輪，其中由于模制期間的脫模阻力引起的脫落所導(dǎo)致的位 移可以減小。此外，本發(fā)明提供一種復(fù)合齒輪，其中由于旋轉(zhuǎn)期間的扭矩引起的脫落所導(dǎo)致 的位移可以減小。本發(fā)明還提供一種低價(jià)復(fù)合齒輪。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面的復(fù)合齒輪圍繞軸線(xiàn)可旋轉(zhuǎn)并且包括由樹(shù)脂或金屬制造 的第一構(gòu)件和圍繞所述第一構(gòu)件的外圓周形成的第二構(gòu)件。所述第二構(gòu)件具有圍繞其外圓 周的齒，并且所述齒相對(duì)于所述軸線(xiàn)傾斜。所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件之間的界面具有 相對(duì)于所述軸線(xiàn)與所述齒相反地傾斜的交替的凹陷和突起。所述交替的凹陷和突起相對(duì)于 所述軸線(xiàn)的傾斜角等于或大于所述齒相對(duì)于所述軸線(xiàn)的傾斜角并且小于90°。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于制造圍繞軸線(xiàn)可旋轉(zhuǎn)的復(fù)合齒輪的方法包括： 將熔融樹(shù)脂澆注到模具中以圍繞第一構(gòu)件的外圓周形成第二構(gòu)件；預(yù)制所述第一構(gòu)件，所 述第一構(gòu)件具有圍繞所述外圓周的凹槽，所述凹槽相對(duì)于所述軸線(xiàn)傾斜；以及將熔融樹(shù)脂 澆注到所述凹槽上以形成齒，所述齒相對(duì)于所述軸線(xiàn)與所述凹槽相反地傾斜。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的由第一構(gòu)件和第二構(gòu)件組成的復(fù)合齒輪的配置可以減小 由于模制期間的脫模阻力所導(dǎo)致的脫落等引起的位移和由于旋轉(zhuǎn)期間的扭矩所導(dǎo)致的脫 落等引起的位移。該配置允許以低價(jià)提供復(fù)合齒輪。
[0015] 本發(fā)明的另外特征將從參考附圖的示例性實(shí)施例的以下描述變得明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的復(fù)合齒輪的前視圖。
[0017] 圖1Β是復(fù)合齒輪的側(cè)視圖。
[0018] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一構(gòu)件的側(cè)視圖。
[0019] 圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于模制第一構(gòu)件的注射模具的例子的圖示。
[0020] 圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于模制第二構(gòu)件的注射模具的例子的圖示。
[0021] 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的齒與凹陷和突起之間的關(guān)系的圖示。
[0022] 圖6是示出比較例子3中的第一構(gòu)件的圖示。
[0023] 圖7是示出旋轉(zhuǎn)期間生成的剪切力和位移（變形）的圖示。
[0024] 圖8是示出脫模期間生成的剪切力和位移（變形）的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 圖1Α、圖1Β和圖2是示出本發(fā)明的最與眾不同的特征的圖示。圖1Α是根據(jù)本發(fā) 明的實(shí)施例的復(fù)合齒輪10的前視圖。圖1Β是復(fù)合齒輪10的側(cè)視圖。復(fù)合齒輪10由第一 構(gòu)件11和圍繞第一構(gòu)件11的外圓周形成并且具有圍繞外圓周的多個(gè)傾斜齒13 (相對(duì)于軸 線(xiàn)傾斜的齒）的第二構(gòu)件12組成。復(fù)合齒輪10圍繞軸向中心14或具有軸向中心14的 軸（未顯示）可旋轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，復(fù)合齒輪10圍繞軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。換句話(huà)說(shuō)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)復(fù)合齒 輪10旋轉(zhuǎn)具有軸向中心14的軸（未顯示）。第一構(gòu)件11可以包括具有軸向中心14的軸 (未顯示）或用于將第一構(gòu)件11安裝在軸上的安裝部分。通過(guò)用樹(shù)脂材料（如聚縮醛、聚 對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚苯硫醚、聚酰胺或尼龍）注射模制或通過(guò)用金屬材料切割、燒結(jié)或沖 壓制造第一構(gòu)件11。用包括熱塑性彈性體的樹(shù)脂材料制造第二構(gòu)件12。附圖標(biāo)記18表示 復(fù)合齒輪10的輪輞。輪輞18圍繞第一構(gòu)件與復(fù)合齒輪10的軸向中心（中心軸線(xiàn)）同心 地形成。附圖標(biāo)記19表