專利名稱：制造金屬件和夾紙箔片的方法以及打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造金屬件和壓紙輪的方法以及一種其中在送紙機(jī)構(gòu)中使用了這種壓紙輪的打印機(jī)。本發(fā)明尤其是涉及一種適用于形成極其細(xì)微的金屬件外形形狀的金屬加工技術(shù)。
背景技術(shù)：
一些裝在打印機(jī)上的送紙機(jī)構(gòu)使用了齒輪形壓紙輪(以下稱其為棘輪)，其中尖端較鋒利的齒部布置在各棘輪的外周部分上。許多個這樣的棘輪可轉(zhuǎn)動地環(huán)繞著一個垂直于送紙方向設(shè)置的軸固定住，各棘輪設(shè)置在排紙棍的對面。當(dāng)紙張被夾在排紙輥和棘輪之間時，棘輪通過在其外周部分內(nèi)的較尖銳的齒部尖端咬住在預(yù)定送紙過程中由驅(qū)動輥送入的紙張，從而防止紙張側(cè)滑并控制紙張在正常送紙方向上運(yùn)動。
過去，當(dāng)制造這樣的棘輪時，首先通過沖壓工藝加工出齒輪狀的平面形狀，隨后通過蝕刻工藝來減薄齒部尖端以便在齒部尖端內(nèi)形成尖頭形狀。這是因為各齒部尖端平面形狀內(nèi)的曲率半徑必須被制得很小如0.04毫米，而齒部尖端的厚度也必須被制成很小如0.06毫米。
如果齒部尖端區(qū)在棘輪中變大了，則在噴印到紙張上的油墨粘附到齒部尖端的情況下，油墨被轉(zhuǎn)印到紙張的其它部分上，從而在紙張上留下了大到足以看見的墨點標(biāo)記。另一方面，如果棘輪的齒部尖端太尖銳或者具有毛刺，則尖端可能會損壞排紙輥表面或者切入紙張中并損壞紙張。因此，任何棘輪齒部的尖端形狀具有上述極其細(xì)微的形狀并且要求加工精度。
但是，在上述加工方法中，在蝕刻過程中，工藝控制和其它方面占用了太多的勞動力以致提高了成本。另外，尖端部分的角部因蝕刻工藝而變鈍，所以存在著無法避免上述缺陷的問題。
另外，在平面形狀是通過上述沖壓工藝形成的情況下，由于各齒部尖端的曲率半徑小到難于在厚金屬片上進(jìn)行沖壓加工的程度，所以存在著難于確保棘輪剛性的問題。此外，由于必須形成具有小曲率半徑的極細(xì)微形狀，所以存在著由于作用于壓模上的負(fù)荷太大以致縮短了壓模壽命的問題。
此外，由于在上述沖壓加工后進(jìn)行蝕刻工藝，所以需要運(yùn)送很小的且個個分開的棘輪并且固定住它們以便進(jìn)行蝕刻。這樣的工作很麻煩，而且難于使所有工作機(jī)械化。因此，存在著導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高的問題，而且生產(chǎn)率不可能提高到高于現(xiàn)有的生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種制造金屬件的方法，其中即使部件很小，也只通過象沖壓這樣的塑性加工來制造該部件，從而希望降低生產(chǎn)成本并能夠提高生產(chǎn)率。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種將棘輪制造成為這種很小的金屬件的方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種其中將這種棘輪作為送紙機(jī)構(gòu)裝入其中的打印機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，一種通過使金屬片塑性變形來制造金屬件的方法包括以下步驟第一加工步驟，它進(jìn)行沖壓加工以便粗略地形成該金屬件外形形狀的至少一部分；第二加工步驟，至少對金屬件的外形邊緣部分進(jìn)行表面沖壓加工以便減薄該外形邊緣部分；第三加工步驟，又通過沖壓加工使該減薄的外形邊緣部分成形。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的一個棘輪制造方法中，在通過上述方式制成的金屬件的中心部分沖出一個用于在其中形成一個支承部的孔。
另外，在根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)中，在打印機(jī)上安裝了送紙機(jī)構(gòu)，象上述那樣的棘輪被裝入到送紙機(jī)構(gòu)中。
根據(jù)本發(fā)明，在第一加工步驟中粗略地形成外形形狀的至少一部分，在第二加工步驟中對外形邊緣部分進(jìn)行表面沖壓加工以便減薄該外形邊緣部分，然后在第三加工步驟中再次加工成形該減薄的外形邊緣部分。于是，由于在第一加工步驟粗略地形成了外形形狀之后進(jìn)行表面沖壓加工，所以第二加工步驟中的成型變得容易了。另外，由于在第二加工步驟中被減薄的外形邊緣部分被再次加工定形，所以可以在第三加工步驟中簡單但精確地形成細(xì)微的外形形狀。因此，可以延長加工步驟所用的壓模的壽命。此外，由于可以只通過沖孔和壓力加工形成金屬件，所以可以降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)率。
在這里，假設(shè)作為本發(fā)明目標(biāo)的金屬件在其外形邊緣部分內(nèi)具有一個突起部。接著，優(yōu)選地實施第一和第三加工步驟來形成一個突出于金屬片的突起部的平面形狀，實施第二加工步驟來制成突出于金屬片的突起部的截面形狀。
在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明，在第一加工步驟中粗略地形成突起部的平面形狀；在第二加工步驟中形成突起部的截面形狀；在第三加工步驟中形成突起部的平面形狀。因此，即使突起部具有極其細(xì)微的外形形狀，也可以簡單但精確地加工突起部。
在這種情況下，金屬件還最好是一個齒輪或齒輪形部件，它具有作為突起部的一列齒。根據(jù)本發(fā)明，可以簡單但精確地制成齒輪或齒輪形部件的齒列的外形形狀。由于許多齒輪或齒輪形部件具有極其細(xì)微的齒形，所以本發(fā)明在低成本地加工出這種極其細(xì)微的外形形狀方面非常有效。
另外在這種情況下，金屬件最好是一個送紙機(jī)構(gòu)中的用于控制送紙方向的棘輪。根據(jù)本發(fā)明，可以簡單且精確地制作出棘輪齒部的尖端形狀。尤其是在棘輪的情況下，齒部尖端具有極其細(xì)微和鋒利的形狀，而且必須精確地形成齒部銳尖形狀以確保性能。因此，可以低成本地制造出性能優(yōu)越的棘輪。
在本發(fā)明的上述各步驟中，從生產(chǎn)率和成本的角度出發(fā)，最好通過連續(xù)沖壓加工方式進(jìn)行各加工步驟。在這種情況下，在送入帶狀金屬板的同時來加工金屬件是理想的。加工步驟優(yōu)選地在這樣的條件下進(jìn)行，即在金屬板中留下連接部分以便能夠?qū)⒔饘偌耐庑涡螤畋３志臀恢辽僦钡降诙庸げ襟E為止。在這種情況下，優(yōu)選地在不同時刻獨立地沖出許多沖孔部分。這是因為壓?？梢员恢瞥设偳赌＞呓Y(jié)構(gòu)并且可以使鑲嵌模具小型化，從而有希望降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)率等。
另外，當(dāng)在上述各加工步驟完成后通過鑲嵌模塑等進(jìn)一步將金屬件與另一種材料一體組合起來時，從提高生產(chǎn)率的角度出發(fā)，將金屬件與其它材料組合起來的過程最好是在將金屬件通過連接部分保留在金屬板中的情況下進(jìn)行，且隨后進(jìn)行沖壓加工以便切除這些連接部分。
如此制成的棘輪被裝入到送紙機(jī)構(gòu)中，而送紙機(jī)構(gòu)被安裝在象噴墨記錄裝置等這樣的打印機(jī)中。因此，送紙機(jī)構(gòu)在打印機(jī)中穩(wěn)妥地工作。
附圖簡述

圖1是表示通過根據(jù)本發(fā)明第一實施例的金屬件制造方法形成的棘輪形狀的平面圖；圖2(a)-2(f)是表示根據(jù)各加工步驟的外形形狀變化的步驟說明圖，它們用來示意地解釋第一實施例的制造方法；圖3是棘輪制造狀態(tài)的局部平面圖，它示出了在第一實施例的加工步驟中形成的外形形狀；圖4是放大平面圖，它示出了在第一實施例的加工步驟中形成的外周邊緣部分的平面形狀；圖5(a)和5(b)是放大截面圖，它們示出了在第一實施例的加工步驟中形成的外周邊緣部分的截面形狀以及沖頭的截面形狀；圖6是表示對應(yīng)于第一實施例連續(xù)沖壓加工步驟的壓模的各沖壓部分的平面形狀的平面圖；圖7是圖2(d)的步驟中金屬片的平面圖；圖8是包括送紙機(jī)構(gòu)的噴墨記錄裝置的透視圖，根據(jù)第一實施例制成的棘輪被裝入所述送紙機(jī)構(gòu)中；以及圖9是送紙機(jī)構(gòu)的說明圖，其中圖8的部分A被放大了。
實施本發(fā)明的最佳方式實施例1一個棘輪10具有一個平面，如圖1所示，在此平面內(nèi)，許多齒部11成形于該平面的外周部分上。另外，一個中心孔12開設(shè)在棘輪中心部分內(nèi)，并且在中心孔12的開口邊緣部分內(nèi)有三個半圓形缺口12a等間距地成形于外周方向上。如以下所述的那樣(見圖2(e))，一個由合成樹脂構(gòu)成的支承部與中心孔12成一體。
在此實施例中，棘輪10的主體部分是按照圖2(a)-圖2(f)的連續(xù)沖壓加工而成的。在沖壓加工中，用圖6所示的壓模加工棘輪10。圖6是壓模的局部平面圖，它示出了加工過程所用壓模的沖壓部分的結(jié)構(gòu)，在這里，圖2所示的成型區(qū)成形于帶狀金屬片的寬度方向上。在圖6中，許多由矩形框包圍起來的部分表示模具的局部平面圖。盡管壓模有一個上型箱和一個下型箱(沖頭和凹模)，但是簡單地在圖6的同一平面圖中示出了上型箱和下型箱。在這里，壓模是由沖頭21-30和凹模20a、20b構(gòu)成的。在此實施例中，0.12毫米厚的帶狀不銹鋼(SUS304)被用作金屬片。
以下將描述根據(jù)此實施例的制造方法。
(a)第一加工步驟P1首先，進(jìn)行粗沖壓加工。在粗沖壓加工中，當(dāng)沿預(yù)定方向傳送金屬片時，如圖2(a)所示地在金屬片中連續(xù)沖壓加工出孔部分A、B、C、D。粗沖壓的目的是形成棘輪10外周面的大致輪廓形狀以便形成棘輪的粗略形狀。在第一加工步驟P1中，使用了帶狀金屬片并且使用了圖6所示的壓模。附加于壓模平面圖左邊的符號a、b、c、d表示用于沖壓上述孔部分A、B、C、D的相應(yīng)沖模部分。由于如此連續(xù)地在金屬片中加工出四個孔部分A-D，所以不僅可以將沖頭21-24制成小號尺寸的，而且可以簡單地制成沖頭21-24。因此，不僅壓?？梢员辉O(shè)計成輕型模具，而且可以減少制造模具所需的成本或勞力。四個用以將待成為棘輪的部分連接到金屬片體上的連接部分X成型于上述孔A、B、C、D之間。將待形成為棘輪的通過第一加工步驟P1形成的那部分的外形形狀由圖4中的虛線11c示出，圖4放大地示出了此部分的邊緣部分。在此外形形狀中對應(yīng)于齒尖的一個部分的曲率半徑大于在以下將描述的第三步驟中形成的外形形狀中的相應(yīng)曲率半徑。因此，與第三步驟相比，可以更簡單地進(jìn)行沖壓加工，而且施加到壓模上的負(fù)荷較小。
(b)第二加工步驟P2接著，如圖2(b)中虛線所示的那樣，在四段圓形區(qū)E內(nèi)(以下稱為表面沖壓區(qū))，對由四個孔部分A、B、C、D制成的棘輪外圓周邊緣部分進(jìn)行沖壓加工。這個進(jìn)行表面沖壓加工的步驟是壓制圖3中虛線所示的表面沖壓區(qū)E，從而如圖4所示的那樣在齒部11的尖端形成了一個由此減薄的薄部分11a。在第二加工步驟P2中，用圖6中e所示的四個弧形沖頭(平面形狀)25同時沖壓外周邊緣部分。此時，表面沖壓加工只在除去連接部分X之外的部分上進(jìn)行，所以沒有壓力作用在連接部分X上。這是因為，這樣以來就防止了由上述孔部分A、B、C、D環(huán)繞的且將要成為棘輪的那部分不會錯位或產(chǎn)生位移，從而在后續(xù)沖壓加工中保證了加工精度。
通過第二加工步驟P2中的表面沖壓加工，如圖5(a)所示的那樣形成了具有在第一加工步驟P1中形成的外形形狀的齒部11的各尖端。在圖5(a)中，在完成第一加工步驟P1后的各齒部11的截面形狀由虛線11c表示，實線11d示出了緊接在第二加工步驟P2之后的各齒部11的截面形狀。在沖頭25中，沿起始于內(nèi)側(cè)的平緩曲線突出的表面沖壓部分25a成形在與齒部11的尖端相應(yīng)制成的沖頭的外周部分上。在表面沖壓部分25a內(nèi)，一個具有凹槽深度的平坦表面部分25b是如此形成的，即當(dāng)沖頭25降到最低點時，表面部分25b以小間隙S(例如，大約0.01毫米)面向金屬片。在第二加工步驟P2中，齒部11的尖端側(cè)被減薄到0.06毫米，這約等于0.12毫米厚的金屬片厚度的一半。在齒部11的根部和被減薄的尖端部分之間形成的曲面形狀被制成曲率半徑為0.1毫米的弧形。
(c)第三加工步驟P3接著，如圖2(c)所示，繼續(xù)對經(jīng)過上述表面沖壓加工的孔部分A、B、C、D進(jìn)行沖壓加工，從而連續(xù)地形成了孔部分F、G、H、I。在這個進(jìn)行孔部分F、G、H、I的沖壓加工的第三加工步驟中，按照與上述第一加工步驟P1中相同的方式連續(xù)地進(jìn)行沖壓。在壓模中，用于形成上述孔部分F、G、H、I的沖模部分f、g、i如圖6所示地順序排列。第三加工步驟P3用于精確地加工出在棘輪10外周邊緣部分內(nèi)所形成的齒部11的形狀。第三加工步驟P3之后的齒部11的平面形狀和截面形狀在圖3、4、5(b)中用實線示出了。
第三加工步驟P3是在第一加工步驟P1中完成棘輪外周邊緣部分粗略外形形狀的加工之后已經(jīng)在第二加工步驟P2中完成了對齒部11尖端部分的沖壓加工的狀態(tài)下進(jìn)行的。最終制成的棘輪10中的齒部11的尖端11b具有一個極細(xì)致的局部平面形狀，它具有作為設(shè)定值的0.04毫米的曲率半徑或者在允許范圍內(nèi)具有0.05毫米或更小的曲率半徑。第三加工步驟P3所用的壓模是以對應(yīng)于以下將描述的精度制成的。如圖5(b)所示，在此實施例中，齒部11的各尖端通過第二加工步驟P2中的表面沖壓加工被減薄了大約一半。在此狀態(tài)下，利用沖頭26(27-29)進(jìn)行沖壓加工，從而可以獲得厚度方向上的精確度和平面精確度。因此，可以獲得足夠鋒利的尖端11b。與此同時，可以在第三加工步驟P3中根據(jù)以下所述的理由簡單地加工出齒部11之尖端11b的平面形狀。
通常在沖壓加工中，當(dāng)金屬片的厚度而不是平面形狀寬度增大時，加工明顯變得困難了，而且壓模的耐用性也變差了。在此實施例中，棘輪外周邊緣部分的粗略形狀(將其設(shè)計成沖壓加工可以相當(dāng)容易執(zhí)行的一種形狀)在第一加工步驟P1成型，隨后在第二加工步驟中對齒部尖端進(jìn)行表面沖壓加工。因此，在第二加工步驟中簡單地削減了厚度以便于進(jìn)行表面沖壓加工。另外，在棘輪外周邊緣部分內(nèi)的最終精加工是在齒部尖端通過表面沖壓加工減薄之后進(jìn)行的。因此，在金屬片的厚度已經(jīng)相對待切削寬度而減薄了一定程度之后，可以切削形成各齒部尖端的平面形狀。因此，可以更容易地進(jìn)行最終的加工并且可以減輕壓模所受負(fù)荷以便延長壓模壽命。
用于沖出圖2所示的孔部分A、B、C、D的沖頭21-24、用于沖出孔部分F、G、H、I的沖頭26-29和模具20a、20b是通過磨削加工形成的。尤其是用于沖出孔部分F、G、H、I的沖頭26-29是拼合型模具，從而可以磨削加工出模具20b。磨削加工精度大約為±1微米。另一方面，為了降低模具加工成本，用于沖出孔部分A、B、C、D的模具20a是以±3微米的精度通過電火花加工一體形成的。
(d)第四加工步驟P4在制造棘輪10的過程中，在如上所述地完成了第三加工步驟后，在待形成為棘輪10的部件的中心部分上開設(shè)了一個將作為中心孔12的孔部分J，如圖2(d)所示。第四加工步驟P4中的壓模沖頭30具有如圖6所示的形狀。在第四加工步驟P4中結(jié)束連續(xù)沖壓加工，金屬片被切成適當(dāng)?shù)某叽?。在如此在薄板中制成的產(chǎn)品中，將如上所述制成的該待成為棘輪的部分沿長度和寬度方向布置，而成型部分如圖7所示的那樣通過連接部分X連起來。
(e)鑲嵌模塑步驟Q隨后，如圖2(e)所示的那樣，合成樹脂支承部K通過未示出的傳統(tǒng)注塑設(shè)備被一體地裝到各成形部分的孔部分J上。這種加工是一個鑲嵌模塑步驟Q。
(f)清除加工步驟P5最后，再次對成型產(chǎn)品進(jìn)行沖壓加工(清除加工步驟P5)，從而連接部分X被切去或除去，從而完成了棘輪10。
對通過這樣的工藝制成的棘輪10進(jìn)行檢驗并將其與通過包括蝕刻步驟之內(nèi)的制造工藝制成的傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行比較。棘輪確實被安裝到噴墨記錄裝置上并在該記錄裝置中使用。接著，在許多打印模式中(例如，在打印時改變打印部分的面積比或打印分辨率的狀態(tài)下)，使紙張表面打印部分的油墨轉(zhuǎn)印條件和由裝在棘輪10對面的膠皮輥所構(gòu)成的排紙輥的受損程度與如OHP紙、砑光膜、大光紙等多種紙張材料相符合。結(jié)果，可以在各項評估中獲得絕不次于傳統(tǒng)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)印性能。至于排紙輥受損程度，它基本上與排出20000張A4紙后的傳統(tǒng)產(chǎn)品的排紙輥受損程度相同。就這些性能來說，事實證明用0.2毫米厚金屬片制成的棘輪沒有任何問題，而這種金屬片的厚度大于上述實施例中的厚度。另外，當(dāng)根據(jù)此實施例制造棘輪時，包括裝入支承部K的步驟在內(nèi)，與過去相比，制造成本降低了42.8％。
盡管在上述實施例中舉例描述了棘輪的連續(xù)沖壓加工，但是本發(fā)明不局限于此實施例。例如，可以用傳遞轉(zhuǎn)動所用的普通齒輪代替棘輪。在此情況下，本發(fā)明非常有效，因為要求象棘輪那樣精確地或者比棘輪更精確地形成齒輪形狀。另外，屬于本發(fā)明成形目標(biāo)的部分不局限于象在上述實施例中那樣的外周邊緣部分。目標(biāo)部分可以是內(nèi)周部分如內(nèi)齒齒輪。另外，不需要在本發(fā)明的步驟中形成所有外形形狀，如果其中形成了外形形狀的至少一部分，則這也是可行的。
實施例2其中裝有根據(jù)上述實施例制造的棘輪的送紙機(jī)構(gòu)安裝在圖8所示的噴墨記錄裝置40中。送紙機(jī)構(gòu)是如此布置的，即許多棘輪10可轉(zhuǎn)動地固定在一個垂直于送紙方向設(shè)置的軸41上，而棘輪10設(shè)置在排紙輥42的對面，如圖9所示。來自驅(qū)動輥(未示出)的紙張在經(jīng)過棘輪10和排紙輥42之間后被排出。此時，棘輪10的尖端部分11a的形狀足夠鋒利，從而能正確咬住紙張的形狀并且防止了紙張側(cè)滑。在如上所述地精確加工出尖端11a后，尖端不是很鋒利或者沒有任何毛刺，由此避免了損壞排紙輥42或者在紙張上留下標(biāo)記。
權(quán)利要求
1.一種通過使金屬片塑性變形來制造金屬件的方法，其特征在于，它包括以下步驟第一加工步驟，它進(jìn)行沖壓加工以便粗略地形成該金屬件外形形狀的至少一部分；第二加工步驟，它對通過第一加工步驟形成的金屬件外形邊緣部分進(jìn)行表面沖壓加工以便減薄該外形邊緣部分；以及第三加工步驟，它又通過沖壓加工使該減薄的外形邊緣部分成形。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬件制造方法，其特征在于，該金屬件在該外形邊緣部分內(nèi)具有一個突起部，第一加工步驟和第三加工步驟用于形成一個突出于金屬片的該突起部的平面形狀，第二加工步驟用于形成一個突出于金屬片的該突起部的截面形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬件制造方法，其特征在于，該金屬件是一個齒輪或齒輪形部件，它具有作為所述突起部的一列齒。
4.如權(quán)利要求3所述的金屬件制造方法，其特征在于，該金屬件是一個用于控制送紙機(jī)構(gòu)中的送紙方向的壓紙輪。
5.如權(quán)利要求4所述的金屬件制造方法，其特征在于，在第一和第三加工步驟中，形成該壓紙輪外形形狀的沖壓加工是這樣進(jìn)行的，即彼此相鄰地設(shè)置了許多個分開的孔，這些孔通過未經(jīng)沖壓的連接部分間隔開。
6.如權(quán)利要求4或5所述的金屬件制造方法，其特征在于，在第一加工步驟中，沖孔是如此進(jìn)行的，即壓紙輪的外形形狀與在第三加工步驟中進(jìn)行沖壓時的外形形狀相比具有更大的曲率半徑。
7.一種用于制造壓紙輪的方法，其特征在于，它包括在一個根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述方法制成的金屬件的中央部分進(jìn)行沖孔的步驟，并且為該孔一體地設(shè)置了一個支承部。
8.如權(quán)利要求7所述的壓紙輪制造方法，其特征在于，在一體地設(shè)置了支承部之后，除去所述連接部分。
9.一種具有送紙機(jī)構(gòu)的噴墨記錄裝置，其特征在于，通過如權(quán)利要求4-8中任一項所述的壓紙輪制造方法制成的壓紙輪被裝入該送紙機(jī)構(gòu)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬件和夾紙箔片的制造方法。即使產(chǎn)品比較細(xì)微,所述方法也能夠通過只使它們塑性變形如通過沖壓來降低生產(chǎn)成本并提高生產(chǎn)率。本發(fā)明還涉及其中將箔片裝入以作為送紙機(jī)構(gòu)的打印機(jī)。通過使金屬片塑性變形來制造金屬件的方法包括:第一加工步驟,進(jìn)行沖切加工以便粗略地形成金屬件外形形狀的至少一部分;第二加工步驟,通過表面擠壓至少外形邊緣部分來進(jìn)行減薄;第三加工步驟,通過沖切加工來對外形形狀進(jìn)行整形。
文檔編號B21D28/02GK1256650SQ9980025
公開日2000年6月14日 申請日期1999年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月10日
發(fā)明者上條正 申請人:精工愛普生株式會社