本發(fā)明涉及用于片材傳送裝置和成像設(shè)備中的接收扭矩和彎曲力的旋轉(zhuǎn)軸，并且本發(fā)明涉及包括所述旋轉(zhuǎn)軸的輥、片材傳送裝置和成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
：具有圓形截面的金屬軸已廣泛用作成像設(shè)備和片材傳送裝置的典型旋轉(zhuǎn)軸(驅(qū)動軸和從動軸)，例如傳送輥的旋轉(zhuǎn)軸。然而，從生產(chǎn)率和成本的觀點來看，現(xiàn)在也使用通過將金屬板彎曲為u形而形成的旋轉(zhuǎn)軸。圖11a示出了通過將金屬板彎曲成u形而形成的旋轉(zhuǎn)軸90。引用列表專利文獻ptl1：日本專利特開號2010-199175技術(shù)實現(xiàn)要素：技術(shù)問題然而，對于通過將金屬板彎曲成u形而形成的這種旋轉(zhuǎn)軸，通常由于制造的原因而存在形成彎曲的限制。形成彎曲的這種限制之一是：例如在圖11b的旋轉(zhuǎn)軸90中，當高度為h，寬度為w，板厚度為b，彎曲部的曲率半徑為r時，要求h和w為2b+r(mm)以上。此外，通過將金屬板彎曲成u形而形成的上述旋轉(zhuǎn)軸的強度低于具有圓形截面的金屬軸的強度。因此，期望在減少材料的量的同時提高強度。因此，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)軸，增加了軸設(shè)計的靈活性，并且在減少材料的量的同時提高了強度。問題解決方案本發(fā)明提供一種通過彎曲金屬板形成的v形旋轉(zhuǎn)軸。在彎曲部的內(nèi)側(cè)形成的角度小于90°。參考附圖從示例性實施例的以下描述中，本發(fā)明的其它特征將變得顯而易見。發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，可以由更少量的金屬板制成具有更高強度的結(jié)構(gòu)。此外，由于金屬板僅在單個部分彎曲成v形，因此增加了軸設(shè)計的靈活性。此外，通過將彎曲部的內(nèi)側(cè)角度設(shè)定為小于90°，能夠生產(chǎn)較小直徑的旋轉(zhuǎn)軸。這還能夠降低成本。附圖說明圖1是根據(jù)實施例的旋轉(zhuǎn)軸的立體圖。圖2a是具有各種形狀中的一種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。圖2b是具有各種形狀中的一種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。圖2c是具有各種形狀中的一種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。圖2d是具有各種形狀中的一種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。圖2e是具有各種形狀中的一種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的截面圖。圖2f是具有各種形狀中的一種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。圖3a是示出了具有圖2a的形狀的旋轉(zhuǎn)軸的面積慣性矩的計算結(jié)果的曲線圖。圖3b是示出了具有圖2b的形狀的旋轉(zhuǎn)軸的面積慣性矩的計算結(jié)果的曲線圖。圖3c是示出了具有圖2c的形狀的旋轉(zhuǎn)軸的面積慣性矩的計算結(jié)果的曲線圖。圖3d是示出了具有圖2d的形狀的旋轉(zhuǎn)軸的面積慣性矩的計算結(jié)果的曲線圖。圖3e是示出了具有圖2e的形狀的旋轉(zhuǎn)軸的面積慣性矩的計算結(jié)果的曲線圖。圖3f是示出了具有2f的形狀的旋轉(zhuǎn)軸的面積慣性矩的計算結(jié)果的曲線圖。圖4a是示出了彎曲恒定的情況下對于各側(cè)面長度/厚度比值的彎曲部內(nèi)側(cè)彎曲角度的曲線圖。圖4b是旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。圖5是成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。圖6是使用第一示例的旋轉(zhuǎn)軸的進給輥單元的立體圖。圖7是使用第一示例的旋轉(zhuǎn)軸的進給輥單元的立體圖。圖8是使用第二示例的旋轉(zhuǎn)軸的傳送輥對的立體圖。圖9是第三示例的定影裝置的立體圖。圖10a是第三示例的定影裝置的壓力釋放結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。圖10b是第三示例的定影裝置的壓力釋放結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。圖11a是現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)軸的立體圖。圖11b是現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)軸的剖視圖。具體實施方式下面將參照附圖通過示例詳細描述本發(fā)明的實施例。應(yīng)當理解，根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)和條件可以適當?shù)馗淖円韵聦嵤├忻枋龅脑某叽纭⒉牧?、形狀、相對布置等。因此，除非另有具體描述，否則本發(fā)明的范圍并不旨在限于以下實施例。下面將參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。如圖1所示，根據(jù)實施例的旋轉(zhuǎn)軸是通過彎曲金屬板形成的v形旋轉(zhuǎn)軸10。形成在該旋轉(zhuǎn)軸10的彎曲部的內(nèi)側(cè)上的角度θ(以下稱為“內(nèi)側(cè)角度”)小于90°。詳情如下。強度計算方法通常，通過彎曲金屬板(板狀金屬材料)形成的旋轉(zhuǎn)軸接收扭矩和彎曲應(yīng)力。對于這樣的旋轉(zhuǎn)軸，需要考慮以下兩個方面：(1)即使當軸接收扭矩，所述軸也不會扭轉(zhuǎn)；(2)即使軸接收彎曲應(yīng)力，軸也不會彎曲。這些將在下文進行詳細描述。這里，旋轉(zhuǎn)軸可以是在旋轉(zhuǎn)的時候驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸、或被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)從動軸。(1)為了使得即使當軸接收扭矩時所述軸也不會扭轉(zhuǎn)，需要高扭轉(zhuǎn)常數(shù)。在金屬板旋轉(zhuǎn)軸的情況下，當板厚度為b并且側(cè)面總長度為ht時，扭轉(zhuǎn)常數(shù)j由以下等式1給出：數(shù)學式1因此，當各種截面形狀具有相同的板厚度b以及具有相同的側(cè)面總長度ht時，這些截面形狀中的任一個具有相同的扭轉(zhuǎn)常數(shù)j。這里，通過彎曲具有相同扭轉(zhuǎn)常數(shù)j的金屬板形成的各種形狀的旋轉(zhuǎn)軸在圖2a至圖2f中示出。圖2a和圖2b中示出的旋轉(zhuǎn)軸具有u形。這些旋轉(zhuǎn)軸的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ為90°。圖2c中示出的旋轉(zhuǎn)軸具有l(wèi)形。該旋轉(zhuǎn)軸的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ為90°。圖2d中示出的旋轉(zhuǎn)軸具有v形。該旋轉(zhuǎn)軸的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ為49.9°。圖2e中示出的旋轉(zhuǎn)軸具有折疊形狀。該旋轉(zhuǎn)軸的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ為0°。圖2f中示出的旋轉(zhuǎn)軸具有中空圓形。在圖2a至圖2f中示出的各種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的每一個中，板厚度b＝1，并且側(cè)面總長度ht＝20。因此，每個旋轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)常數(shù)均為j＝6.67。(2)為了使得即使軸接收彎曲應(yīng)力所述軸也不會彎曲，需要高面積慣性矩。通過使用spreadsheet、仿真軟件等，當截面中垂直于x軸的軸是y軸時，可以通過以下等式2來計算關(guān)于x軸(包括重心)的面積慣性矩ix。數(shù)學式2ix＝∫y2da等式2在旋轉(zhuǎn)軸的情況下，旋轉(zhuǎn)軸接收彎曲的方向根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度而變化。因此，需要在整周旋轉(zhuǎn)期間的各旋轉(zhuǎn)角度計算面積慣性矩，并且比較計算的面積慣性矩的各最小值。通過比較具有相同側(cè)面總長度ht的各種形狀的面積慣性矩，可以以最合理的方式找到具有高強度的形狀。各種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的強度計算結(jié)果圖3a至圖3f和表1示出了圖2a至圖2f中示出的具有相同扭轉(zhuǎn)常數(shù)j的各種形狀旋轉(zhuǎn)軸在整周旋轉(zhuǎn)期間的各旋轉(zhuǎn)角度計算的面積慣性矩計算結(jié)果。圖2a至圖2f中示出的各種形狀的旋轉(zhuǎn)軸分別對應(yīng)于圖3a至圖3f以及表1中的a～f。當比較圖3a至圖3f以及表1中示出的各種形狀的旋轉(zhuǎn)軸的面積慣性矩的各最小值時，圖2d的v形旋轉(zhuǎn)軸在各種形狀的旋轉(zhuǎn)軸中具有最大的面積慣性矩。注意，進行如下所述的計算，使得采用的圖2d所示v形旋轉(zhuǎn)軸的彎曲部內(nèi)側(cè)角度θ是能夠使在整周旋轉(zhuǎn)期間各旋轉(zhuǎn)角度處面積慣性矩都為恒定的角度。表1(mm4)abcdef最大174119386163210104最小99.3119951637104強度計算的結(jié)果與最優(yōu)內(nèi)側(cè)彎曲角度的結(jié)果在不管旋轉(zhuǎn)角度如何面積慣性矩都恒定的情況下，只要施加到旋轉(zhuǎn)軸的徑向載荷恒定，不管旋轉(zhuǎn)角度如何旋轉(zhuǎn)軸彎曲量都恒定。也就是說，這樣的內(nèi)側(cè)彎曲角度(彎曲部的內(nèi)側(cè)角度)是不管旋轉(zhuǎn)角度如何面積慣性矩都恒定的最優(yōu)內(nèi)側(cè)彎曲角度。具有圖4b中示出的v形截面的旋轉(zhuǎn)軸對應(yīng)于具有圖2d中示出的形狀的旋轉(zhuǎn)軸。圖4b示出了旋轉(zhuǎn)軸10的截面，所述旋轉(zhuǎn)軸10通過僅將金屬板的單一部分彎曲成v形而形成。圖1是圖4b中示出的旋轉(zhuǎn)軸10的立體圖。在具有圖4b中示出的v形截面的旋轉(zhuǎn)軸10中，b是板厚度，h是側(cè)面長度，r是彎曲部的內(nèi)側(cè)的曲率半徑，并且θ是彎曲部的內(nèi)側(cè)角度。在具有圖4b中示出的v形截面的旋轉(zhuǎn)軸10中，作為不管旋轉(zhuǎn)角度如何面積慣性矩都恒定的條件，針對側(cè)面長度h和板厚度b的比率h/b，確定了最優(yōu)的內(nèi)側(cè)彎曲角度θ。根據(jù)上述說明進行計算的結(jié)果在圖4a中示出并且在表2中列出。對于每個h/b，通過改變圖4b的內(nèi)側(cè)彎曲角度θ來進行計算以獲得最優(yōu)的內(nèi)側(cè)彎曲角度θ。表2列出了在恒定彎曲情況下對于各側(cè)面長度/厚度比值的內(nèi)側(cè)彎曲角度。這里，在通過彎曲金屬板而形成旋轉(zhuǎn)軸的制造中，存在用于彎曲的條件(h≥2b+r)。考慮到這種條件，根據(jù)圖4a中所示出以及表2中所列出的結(jié)果，最優(yōu)內(nèi)側(cè)彎曲角度θ為約33°至53°。表2側(cè)面長度/板厚度最優(yōu)內(nèi)側(cè)彎曲角度233.12.538.0341.0444.5546.4647.6849.11049.91551.02051.65052.510052.8根據(jù)本實施例，可以從更少量的金屬板獲得具有更高強度的結(jié)構(gòu)。此外，由于金屬板僅在單一部分彎曲成v形，所以增加了軸設(shè)計的靈活性。此外，通過將彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ設(shè)定為小于90°，可以制造更小直徑的旋轉(zhuǎn)軸。這還能夠降低成本。應(yīng)用到成像設(shè)備的示例下文中通過示例描述使用具有v形截面的上述旋轉(zhuǎn)軸的成像設(shè)備。圖5是用作成像設(shè)備的打印機的結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。圖5的激光束打印機1包括形成圖像的成像部、將片材一張接一張地從多個片材分離并且將每張片材進給到成像部的片材進給裝置(進給輥單元)、激光掃描器單元2、定影裝置40、輸出托盤3等。這里，成像部包括處理盒5、轉(zhuǎn)印輥4等，所述處理盒5能夠可拆卸地附接到激光束打印機主體(以下稱為“設(shè)備主體”)。處理盒5包括感光鼓6、充電輥7、顯影裝置8、清潔裝置9等。當從個人計算機等發(fā)出圖像信息、并且已經(jīng)對圖像信息進行了成像處理的控制器發(fā)出打印信號時，通過螺線管來實施吸引以便僅當進給片材時允許旋轉(zhuǎn)，并且進給輥201旋轉(zhuǎn)。因此，裝載在供給盒11中的片材被一張接一張地進給。已經(jīng)進給的每個片材通過傳送輥對13和30被傳送到成像部。同時，隨著該打印指令，根據(jù)圖像信息在感光鼓6上形成潛像。將潛像顯影并轉(zhuǎn)印到片材上以形成圖像。已經(jīng)轉(zhuǎn)印有圖像的片材被進給到定影裝置40，使得圖像定影。隨后，片材穿過傳送輥對16，并且通過輸出輥對17輸出到輸出托盤3上。下面將描述結(jié)構(gòu)的示例，在所述示例中，使用上述v形旋轉(zhuǎn)軸作為旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸支撐上述成像設(shè)備的片材進給裝置(供給片材)、片材傳送裝置(傳送已經(jīng)被進給的片材)、以及定影裝置的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。第一示例如圖6所示，用作片材進給裝置的進給輥單元20包括進給輥201、進給從動輥202、進給驅(qū)動軸203、進給輥芯204、進給輥保持件205和進給凸輪206。支撐用作旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的進給輥201的進給驅(qū)動軸203是通過彎曲金屬板形成的v形旋轉(zhuǎn)軸。進給驅(qū)動軸203的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ為33°至53°。參考圖7，分離墊21和中間板22設(shè)置在面向進給輥單元20的一側(cè)上。中間板22通過彈簧(未示出)被朝向進給輥201推壓。通過進給凸輪206與中間板22的接觸部22a的接觸，進給輥201和中間板22彼此分離。通過由螺線管(未示出)來實施吸引，逆時針旋轉(zhuǎn)進給輥單元20，由此將進給凸輪206和中間板22的接觸部22a彼此分離。這會將裝載有片材的中間板22朝向進給輥201推壓。因此，使得片材與進給輥201壓接觸，并且由進給輥201進給。利用上述結(jié)構(gòu)，進給驅(qū)動軸203的彎曲在由進給輥201實施進給期間是恒定的。因此，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的進給，并且可以用更少量的材料實現(xiàn)彎曲更少的軸。第二示例如圖8所示，進給之后的傳送輥對30包括傳送輥單元31、從動輥單元32、傳送輥側(cè)板33、從動輥軸承34、壓力彈簧35等。傳送輥單元31面向從動輥單元32并且恒定地旋轉(zhuǎn)。已經(jīng)由布置在上游側(cè)的輥傳送并且進入傳送輥單元31和從動輥單元32之間夾持部的片材通過傳送輥對30來傳送。傳送輥單元31包括傳送輥311、傳送輥芯312、傳送輥軸313和傳送輥法蘭314。每個傳送輥311均用作旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。包括從動輥321、從動輥法蘭322和從動輥軸323的從動輥單元32作為單個部件旋轉(zhuǎn)。每個從動輥321均用作旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。傳送輥軸313和從動輥軸323是通過彎曲金屬板形成的v形旋轉(zhuǎn)軸。傳送輥軸313和從動輥軸323的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ均為33°至53°。此外，從動輥軸323的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度設(shè)定成使得面積慣性矩在壓力施加方向上增加。利用上述結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)的傳送輥軸313和從動輥軸323的彎曲是恒定的。因此，可以實現(xiàn)穩(wěn)定的進給，并且可以用更少量的材料實現(xiàn)彎曲更少的軸。此外，雖然接收了扭轉(zhuǎn)(由于傳送輥311的驅(qū)動力和來自相面向的從動輥321的力而產(chǎn)生)，但由于旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的彎曲可以保持在恒定值，并且可以通過相同的金屬板材料來最有效地提高強度。第三示例如圖9所示，定影裝置40包括加熱器41、加壓輥42、固定框架43、加壓輥軸承44、加壓構(gòu)件45、壓力彈簧46等。加壓構(gòu)件45被壓力彈簧46向下推壓。加熱器41通過加壓構(gòu)件45被朝向加壓輥42推壓。此外，壓力釋放凸輪47r和47l設(shè)置在加壓構(gòu)件45的下方。左右壓力釋放凸輪47r、47l通過壓力釋放凸輪軸48彼此連接。壓力釋放凸輪軸48是通過彎曲金屬板形成的v形旋轉(zhuǎn)軸。壓力釋放凸輪軸48的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ為33°至53°，并且設(shè)定為使得面積慣性矩在壓力釋放凸輪47r和47l的使用范圍內(nèi)增加。如圖10b所示，通過打開設(shè)在前側(cè)的門51，將前門51連接到壓力釋放凸輪47r的壓力釋放連桿52被向前移動(圖10b中向左)。這樣使壓力釋放凸輪47r順時針旋轉(zhuǎn)指定角度(這里約45°)。通過旋轉(zhuǎn)壓力釋放凸輪47r，圖9的壓力釋放凸輪軸48旋轉(zhuǎn)，并且壓力釋放凸輪47l也旋轉(zhuǎn)。這使得壓力釋放凸輪47r和47l的接觸部47a與加壓構(gòu)件45接觸，從而向上移動加壓構(gòu)件45。因此，釋放了推壓加熱器41的負載。為了從設(shè)備前方(圖10a和圖10b中的左側(cè))解決卡紙問題，需要打開前側(cè)的門51以允許進出片材路徑。此時，由于前側(cè)的門51如圖10b所示被打開，定影裝置40的壓力也如上所述地被釋放。因此，便于移除卡住的片材。此外，通過關(guān)閉門51，壓力釋放連桿52向后移動(圖10a和10b中向右)。這樣使壓力釋放凸輪47r逆時針旋轉(zhuǎn)并返回到圖10a的初始位置。采用上述結(jié)構(gòu)，通過將v形旋轉(zhuǎn)軸的彎曲部的內(nèi)側(cè)角度θ設(shè)定為小于90°，并且更優(yōu)選地設(shè)定為處于33°至53°范圍的適當角度，可以用更少量的材料實現(xiàn)彎曲更少的軸。其他示例在上述實施例中，進給輥、傳送輥和定影輥已經(jīng)被描述為包括旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的示例，所述進給輥將片材從多張片材一張接一張地進給，所述傳送輥傳送片材，所述定影輥在傳送片材的同時定影圖像。然而，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件不限于此。本發(fā)明對于在與片材接觸的同時旋轉(zhuǎn)的其他旋轉(zhuǎn)構(gòu)件也是有效的，例如將再次形成圖像的片材進給到成像部的輥、或用于折疊片材或彎曲片材的輥。本發(fā)明對于不限于在與片材接觸同時旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的其他旋轉(zhuǎn)構(gòu)件也是有效的。也即，本發(fā)明對于如下旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是有效的，例如供應(yīng)顯影劑的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件或傳遞驅(qū)動力的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。根據(jù)上述實施例，打印機被描述為成像設(shè)備的示例。然而，本發(fā)明不限于此。例如，成像設(shè)備可以是例如為掃描儀、復印機或傳真機之類的其他成像設(shè)備，或者可以為例如多功能機器(即掃描儀、復印機、傳真機等功能集成到多功能機器中)之類的其他成像設(shè)備。通過將本發(fā)明應(yīng)用到用于支撐在這些成像設(shè)備中使用的軌道旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸可以獲得類似的效果。雖然已經(jīng)參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最廣泛的解釋，以便包含所有變型和等同的結(jié)構(gòu)和功能。本申請要求2014年12月24日提交的日本專利申請no.2014-260468的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。附圖標記列表10旋轉(zhuǎn)軸13、16、30傳送輥對20進給輥單元31傳送輥單元32從動輥單元40定影裝置41加熱器42加壓輥47r、47l壓力釋放凸輪48壓力釋放凸輪軸201進給輥203進給驅(qū)動軸311傳送輥313傳送輥軸321從動輥323從動輥軸當前第1頁12