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JP5282670B2 - Piston, air pump, air discharge device, and image forming apparatus - Google Patents

Piston, air pump, air discharge device, and image forming apparatus Download PDF

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JP5282670B2 JP2009141089A JP2009141089A JP5282670B2 JP 5282670 B2 JP5282670 B2 JP 5282670B2 JP 2009141089 A JP2009141089 A JP 2009141089A JP 2009141089 A JP2009141089 A JP 2009141089A JP 5282670 B2 JP5282670 B2 JP 5282670B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a piston capable of maintaining precise air-seal with a proper load without using a rubber O-ring; an air pump; and an air discharge device. <P>SOLUTION: A circumferential groove 57 is provided near the outer periphery of distal end surface of a piston 55. A metal ring 63 is press-fitted into the groove 57. The outer periphery of the groove 57 is pressed outward by a restoring force of the metal ring 63. The piston distal end outer periphery end is made to closely adhere to the inner surface of a cylinder (not shown). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ピストン、エアポンプ、エア吐出装置及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a piston, an air pump, an air discharge device, and an image forming apparatus.

各種産業用装置や生産設備などにおいて用いられる、エアを加圧して供給するためのエア供給装置あるいはエア供給システムは周知である。従来の一般的なエア供給システムは、コンプレッサ,エアタンク,電磁弁,エアノズル等のほか、コンプレッサを駆動する駆動源や、圧力制御のための圧力センサなどを必要としている。   An air supply device or an air supply system for pressurizing and supplying air used in various industrial devices and production facilities is well known. Conventional general air supply systems require a compressor, an air tank, a solenoid valve, an air nozzle, a driving source for driving the compressor, a pressure sensor for pressure control, and the like.

このように構成される従来のエア供給装置(エア供給システム)は、大型なものとならざるを得なかった。また、大きさだけではなく、高圧エアを得るまでにコンプレッサの空気圧縮に時間がかかり(例えば1分程度)、装置始動直後に使用できない。電磁弁等が必要で全体の構成部品が多く、非常に高コストである。コンプレッサの作動音がうるさい。装置構成が大型で大電力を消費するため省エネルギーが難しい。などの問題があるため、その用途も産業用機械や生産設備などの業務用に限られているのが現状である。   The conventional air supply device (air supply system) configured in this way has to be large. In addition to the size, it takes time (for example, about 1 minute) to compress the air before the high-pressure air is obtained, and the compressor cannot be used immediately after starting the apparatus. A solenoid valve or the like is required and there are many overall components, which is very expensive. The compressor operating noise is noisy. Energy saving is difficult because the device configuration is large and consumes a large amount of power. The current situation is that its use is limited to business machines such as industrial machines and production facilities.

ところで、画像形成装置の分野においては、給紙部における用紙分離や用紙搬送、あるいは定着部における用紙分離(剥離)にエアを用いるものがある(例えば特許文献1及び特許文献2)が、上記したように従来のエア供給装置(エア供給システム)は大型であり、それを用いる画像形成装置は専門のオペレータが操作するような大型の業務用印刷機などに限られ、一般オフィス等で使用する複写機やプリンタなどにおいてはエア分離やエア搬送などは採用が困難である。   By the way, in the field of image forming apparatuses, there are some that use air for paper separation and paper conveyance in a paper feeding unit or paper separation (peeling) in a fixing unit (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). As described above, the conventional air supply device (air supply system) is large, and the image forming apparatus using it is limited to a large business printing machine operated by a specialized operator, and is used for copying in general offices. It is difficult to employ air separation and air conveyance in machines and printers.

エアポンプだけを小型化することは困難ではないが、エア吐出装置の小型化にあたってはさまざまな問題が存在する。たとえば、シリンダ及びシリンダ内を往復移動するピストンを有するエアポンプにおいては、ピストンとシリンダの間の気密を保つためのシール部材をピストンに装着しているが、小型低コストなエアポンプにおいては、ゴム製のOリング(オー・リング)を使用することが考えられる。   Although it is not difficult to downsize the air pump alone, there are various problems in downsizing the air discharge device. For example, in an air pump having a cylinder and a piston that reciprocates in the cylinder, a seal member for maintaining airtightness between the piston and the cylinder is attached to the piston. However, in a small and low-cost air pump, a rubber-made air pump is used. It is conceivable to use an O-ring (O-ring).

しかしながら、市販品のゴム製Oリングを用いたピストンにおいては、シリンダとの摺動負荷が大きく、小型モータを用いた場合にはピストンを押し切れず、動作不能となってしまうという問題があった。   However, in a commercially available piston using a rubber O-ring, there is a problem that the sliding load with the cylinder is large, and when a small motor is used, the piston cannot be pushed completely and becomes inoperable. .

また、シール性を確保し適正な摺動負荷を得るために求められるシリンダ溝部(Oリング装着用の溝部)の外径公差は小さく、市販品のゴム製Oリングは公差が±0.4mm程度であり、選別して使用せざるを得ないという問題もある。   Also, the outer diameter tolerance of the cylinder groove part (groove part for mounting the O-ring) required to secure the sealing performance and obtain an appropriate sliding load is small, and the tolerance of a commercially available rubber O-ring is about ± 0.4 mm. However, there is also a problem that it must be sorted and used.

本発明は、従来装置における上述の問題を解決し、ゴム製Oリングを使用せずに適正な負荷で高精度のエアシールを保つことのできるピストン、エアポンプ及びエア吐出装置を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a piston, an air pump, and an air discharge device that can solve the above-described problems in conventional devices and can maintain a high-precision air seal with an appropriate load without using a rubber O-ring. To do.

また、小型で低コストなエア吐出装置を備えて確実な用紙分離(剥離)を行なうことのできる画像形成装置を提供することも本発明の課題である。   It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus that includes a small and low-cost air discharge device and can perform reliable sheet separation (peeling).

前記の課題は、本発明により、シリンダ内を往復移動されるピストンにおいて、前記ピストン先端面の外周近傍に円周状の溝部を設け、該溝部に金属リングを圧入し、前記金属リングの復元力によって前記溝部を外周方向に押圧し、前記溝部外側部分のピストン先端外周端部を前記シリンダの内面に密着させることにより解決される。   According to the present invention, in the piston reciprocated in the cylinder according to the present invention, a circumferential groove is provided in the vicinity of the outer periphery of the piston front end surface, and a metal ring is press-fitted into the groove, thereby restoring the metal ring. By pressing the groove portion in the outer circumferential direction, the outer peripheral end portion of the piston tip of the outer portion of the groove portion is brought into close contact with the inner surface of the cylinder.

また、前記溝部は、前記ピストン先端面の開口部の径よりも奥側部分の径が大きく形成されており、該奥側大径部に前記金属リングが装着されると好ましい。
また、前記金属リングの外径は前記溝部の金属リング装着部の内径よりも大きく、該金属リングは周上の一部が切り欠かれており、該金属リングを中心方向に撓ませて前記溝部に挿入されると好ましい。
Further, it is preferable that the groove portion is formed such that the diameter of the back side portion is larger than the diameter of the opening portion of the piston front end surface, and the metal ring is attached to the back side large diameter portion.
In addition, the outer diameter of the metal ring is larger than the inner diameter of the metal ring mounting portion of the groove, and the metal ring is partially cut away on the circumference, and the groove is bent by the metal ring in the center direction. Is preferably inserted into the.

また、前記金属リングは、前記切り欠き部の両側所定範囲がリング外周円の内側に位置するように設けられていると好ましい。
また、前記溝部に複数本の前記金属リングが装着されると好ましい。
The metal ring is preferably provided so that a predetermined range on both sides of the notch is located inside the ring outer circumference circle.
Further, it is preferable that a plurality of the metal rings are mounted in the groove portion.

また、前記複数本の金属リングは周上の一部が切り欠かれており、各金属リングの前記切り欠き部がリング周方向に互いにずれて配置されると好ましい。
また、前記金属リングは断面が四角形であると好ましい。
Further, it is preferable that a part of the circumference of the plurality of metal rings is notched, and the notch portions of the metal rings are arranged so as to be shifted from each other in the ring circumferential direction.
The metal ring preferably has a square cross section.

また、前記金属リングは断面が円形又は楕円形であると好ましい。
また、前記ピストンの外周部にオイル溝が少なくとも1つ設けられていると好ましい。
The metal ring preferably has a circular or elliptical cross section.
Further, it is preferable that at least one oil groove is provided on the outer peripheral portion of the piston.

また、前記ピストンが樹脂材質であると好ましい。
また、前記の課題は、本発明により、請求項1〜10のいずれか1項に記載のピストンをシリンダ内に配設したことを特徴とするエアポンプにより解決される。
The piston is preferably made of a resin material.
Moreover, the said subject is solved by the air pump characterized by arrange | positioning the piston of any one of Claims 1-10 in the cylinder by this invention.

また、前記の課題は、本発明により、請求項11に記載のエアポンプを具備し、駆動源により前記ピストンを往復移動させることを特徴とするエア吐出装置により解決される。   Further, according to the present invention, the above-described problem is solved by an air discharge device comprising the air pump according to claim 11, wherein the piston is reciprocated by a driving source.

また、前記エアポンプのエア吐出口に設けられて該エア吐出口を開放又は閉鎖させる開閉部材と、前記ピストン及び前記開閉部材の双方に機械的に連結され、前記ピストンが圧縮移動する際に所定の地点へ到達するまでは前記開閉部材を閉鎖状態に維持するとともに所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を開放状態に切り替える切替機構とを具備すると好ましい。   An opening / closing member provided at an air discharge port of the air pump and mechanically connected to both the piston and the opening / closing member for opening or closing the air discharge port. When the piston is compressed and moved, It is preferable to provide a switching mechanism that maintains the open / close member in a closed state until reaching a point and switches the open / close member to an open state when the predetermined point is reached.

また、前記の課題は、本発明により、記録紙を加熱する加熱回転部材と、該加熱回転部材の表面に当接してニップ部を形成する加圧回転部材とを有し、エアによって前記加熱回転部材から記録紙を分離する分離手段を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、請求項11に記載のエアポンプないし請求項12又は請求項13に記載のエア吐出装置を備え、該エアポンプまたはエア吐出装置から前記分離手段にエアを供給することを特徴とする画像形成装置により解決される。   Further, according to the present invention, there is provided a heating rotating member that heats a recording paper and a pressure rotating member that abuts against the surface of the heating rotating member to form a nip portion. An image forming apparatus comprising a fixing device having a separating means for separating recording paper from a member, comprising the air pump according to claim 11 or the air discharge device according to claim 12, wherein the air pump or The image forming apparatus is characterized in that air is supplied from an air discharge device to the separation means.

請求項1のピストンによれば、金属リングの復元力によってピストン先端外周端部をシリンダの内面に密着させるので、ゴム製Oリングを用いることなく、ピストンとシリンダ間の気密を保つことが可能となり、確実なシール性と摺動負荷低減の両立を図ることができるとともに、ゴム製Oリングを用いた場合のような問題を生じることが無い。   According to the piston of claim 1, since the outer peripheral end of the piston tip is brought into close contact with the inner surface of the cylinder by the restoring force of the metal ring, it becomes possible to keep the airtightness between the piston and the cylinder without using a rubber O-ring. In addition, it is possible to achieve both reliable sealing performance and reduction of sliding load, and there is no problem as in the case of using a rubber O-ring.

請求項2の構成により、金属リングの抜け止めがなされる。
請求項3の構成により、金属リングを容易にピストンの溝部に挿入して装着できるとともに、金属リングの復元力によって溝部を内側から押圧することができる。
With the configuration of the second aspect, the metal ring is prevented from coming off.
With the configuration of the third aspect, the metal ring can be easily inserted into the groove portion of the piston and attached, and the groove portion can be pressed from the inside by the restoring force of the metal ring.

請求項4の構成により、シリンダへの接触圧が局部的に大きくなることがなく、シール性の低下を防ぐことができる。
請求項5の構成により、シリンダとの接触力をより適切に調整可能とすることができる。
According to the configuration of the fourth aspect, the contact pressure to the cylinder does not increase locally, and deterioration of the sealing performance can be prevented.
With the configuration of the fifth aspect, the contact force with the cylinder can be adjusted more appropriately.

請求項6の構成により、押圧力すなわちピストンとシリンダとの接触力を均等にすることができる。
請求項7の構成により、四角形断面の部材を用いて金属リングを製作することができる。
With the configuration of the sixth aspect, the pressing force, that is, the contact force between the piston and the cylinder can be made uniform.
According to the configuration of the seventh aspect, the metal ring can be manufactured using a member having a square cross section.

請求項8の構成により、断面が円形又は楕円形の線材を用いて金属リングを製作することができる。
請求項9の構成により、ピストンとシリンダの摺動性を高め、耐摩耗性を保つことができる。
According to the configuration of the eighth aspect, the metal ring can be manufactured using a wire having a circular or elliptical cross section.
With the configuration of the ninth aspect, the sliding property between the piston and the cylinder can be enhanced and the wear resistance can be maintained.

請求項10の構成により、樹脂材質の可撓性によりピストン先端外周端部が外側に広がることができ、シリンダ内面に密着することができる。
請求項11のエアポンプによれば、ゴム製Oリングを用いることなく、ピストンとシリンダ間の気密を保つことができ、摺動負荷の増大やゴム製Oリングの選別使用などの問題を起こすことがない。
According to the configuration of the tenth aspect, the outer peripheral end of the piston tip can be spread outward due to the flexibility of the resin material, and can be in close contact with the inner surface of the cylinder.
According to the air pump of the eleventh aspect, the airtightness between the piston and the cylinder can be maintained without using the rubber O-ring, which may cause problems such as an increase in sliding load and a selective use of the rubber O-ring. Absent.

請求項12のエア吐出装置によれば、ゴム製Oリングを用いた場合のような摺動負荷の増大がなく、駆動源として小型モータを使用することができ、小型低コストなエア吐出装置を実現することができる。   According to the air discharge device of claim 12, there is no increase in sliding load as in the case of using a rubber O-ring, a small motor can be used as a drive source, and a small and low-cost air discharge device is provided. Can be realized.

請求項13の構成により、シリンダ内でエア圧力を高めることが可能となり、また、その圧力が高められたエアを一気に吐出させることができる。したがって従来の、コンプレッサ,エアータンク,電磁弁を備えるエア供給システムに比べて極めて小型かつ低コストなエア吐出装置を提供することができる。また、コンプレッサを用いる場合のような騒音も発生せず、エア吐出装置の利用範囲を大きく広げることが可能となった。すなわち、業務用装置に限らず、一般的なオフィスで用いられる小型の各種装置への搭載が可能となり、それらの各種装置におけるエア利用が実現される。   According to the structure of the thirteenth aspect, it is possible to increase the air pressure in the cylinder, and it is possible to discharge the air with the increased pressure at a stretch. Therefore, it is possible to provide an air discharge device that is extremely small and low in cost as compared with a conventional air supply system including a compressor, an air tank, and a solenoid valve. Further, no noise is generated as in the case of using a compressor, and the use range of the air discharge device can be greatly expanded. That is, not only a business device but also a small variety of devices used in a general office can be mounted, and air utilization in these various devices is realized.

請求項14の画像形成装置によれば、定着装置における分離手段へのエア供給源として小型低コストなエア吐出装置を用いることにより、オフィス等で用いられるサイズ・価格の画像形成装置においてもエア剥離を採用して確実な用紙分離を行なうことができる。   According to the image forming apparatus of the fourteenth aspect, by using a small and low-cost air discharge device as an air supply source to the separation unit in the fixing device, air separation can be performed even in an image forming device of a size and price used in an office or the like. Can be used for reliable paper separation.

本発明に係るシリンダを使用するエアポンプの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the air pump which uses the cylinder which concerns on this invention. ピストンの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a piston. ピストンの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a piston. ピストンの先端外周部がシリンダの内周面に押し当てられる様子を模式的に示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing typically a mode that the tip outer peripheral part of a piston is pressed against the inner peripheral surface of a cylinder. 金属リングの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a metal ring. ピストンの第2実施例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows 2nd Example of a piston. そのピストンの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the piston. 本発明に係るエア吐出装置の第1実施形態を示すもので、正面方向から見た縦断面図である。1 shows a first embodiment of an air discharge device according to the present invention, and is a longitudinal sectional view seen from the front direction. 側面方向からの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view from a side surface direction. エア吐出装置のポンプ部の構成を示す平断面図である。It is a plane sectional view which shows the structure of the pump part of an air discharge apparatus. 駆動部付近を示す平断面図である。It is a plane sectional view showing the vicinity of a drive part. 一部部材を省略して示す正面方向からの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view from the front direction which shows a part member omitted. 一部部材を省略して示す図1の右方向からの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view from the right direction of FIG. 駆動ベルトとガイド軸の連結構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the connection structure of a drive belt and a guide shaft. ピストンが圧縮位置(上死点)に移動した状態の平断面図である。It is a plane sectional view in the state where the piston moved to the compression position (top dead center). ピストンが圧縮位置(上死点)に移動した状態の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the state which the piston moved to the compression position (top dead center). 開閉部材(切替軸)の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of opening-and-closing member (switching shaft). ピストンがホームポジションにあるときの切替機構の状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state of the switching mechanism when a piston exists in a home position. ピストンの移動途中(エア吐出口閉鎖状態)における切替機構の状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state of the switching mechanism in the middle of the movement of a piston (air discharge port closed state). ピストンが上死点にあるときの切替機構の状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state of the switching mechanism when a piston exists in a top dead center. 第2実施形態のエア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which looked at the air discharge apparatus of 2nd Embodiment from the front direction. エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view seen from the side surface direction of the air discharge apparatus. エア吐出装置の平断面図である。It is a plane sectional view of an air discharge device. クラッチ軸付近の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a clutch shaft vicinity. クランク軸付近の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a crankshaft vicinity. ピストンが圧縮位置(上死点)に移動した状態の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the state which the piston moved to the compression position (top dead center). ピストンがホームポジションにあるときの切替機構の状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state of the switching mechanism when a piston exists in a home position. ピストンが上死点にあるときの切替機構の状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state of the switching mechanism when a piston exists in a top dead center. エア吐出装置の第3実施形態を示す正面図である。It is a front view which shows 3rd Embodiment of an air discharge apparatus. そのエア吐出装置の平断面図である。It is a plane sectional view of the air discharge device. エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view seen from the side surface direction of the air discharge apparatus. 正面方向からの縦断面図で、ピストンが圧縮位置(上死点)に移動した状態を示している。It is the longitudinal cross-sectional view from a front direction, and has shown the state which the piston moved to the compression position (top dead center). 正面方向からの縦断面図で、ピストンが圧縮位置(上死点)に移動したときの状態を示している。It is the longitudinal cross-sectional view from a front direction, and has shown the state when a piston moves to a compression position (top dead center). ピストンが圧縮位置(上死点)にあるときの外観を示す正面図である。It is a front view which shows an external appearance when a piston exists in a compression position (top dead center). シリンダ近辺の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the cylinder vicinity. クランク機構を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows a crank mechanism. 開閉部材(切替軸)の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of opening-and-closing member (switching shaft). シャッタ開閉機構の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a shutter opening / closing mechanism. 本発明に係るエア吐出装置を適用した定着装置の要部構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of a fixing device to which an air discharge device according to the present invention is applied. 用紙分離ユニットを拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a paper separation unit. 用紙分離ユニットの斜視図である。It is a perspective view of a paper separation unit. 定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット20を設けてエア分離を行う構成を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration in which a paper separation unit 20 is provided on both the fixing roller and the pressure roller to perform air separation. 本発明に係るエア吐出装置を備える画像形成装置の一例を示す断面構成図である。1 is a cross-sectional configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus including an air discharge device according to the present invention.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るシリンダを使用するエアポンプの一例を示す断面図である。この図に示すように、シリンダ53内にはピストン55が配設され、後述する機構によりピストン55は図1において左右方向に往復移動する。シリンダ53の先端面にはボス143が突設されている。このボス143内には、シリンダ内部のエアを吐出させるエア吐出口145が設けられており、そのエア吐出口145の先端部にチューブ142がはめ込まれている。ピストン55の移動により圧縮されたシリンダ53内のエアは、エア吐出口145からチューブ142を通って外部に吐出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an air pump using a cylinder according to the present invention. As shown in this figure, a piston 55 is disposed in the cylinder 53, and the piston 55 reciprocates in the left-right direction in FIG. A boss 143 protrudes from the tip surface of the cylinder 53. An air discharge port 145 for discharging air inside the cylinder is provided in the boss 143, and a tube 142 is fitted at the tip of the air discharge port 145. The air in the cylinder 53 compressed by the movement of the piston 55 is discharged from the air discharge port 145 through the tube 142 to the outside.

図2は、ピストン55の分解斜視図である。また、図3はピストンの縦断面図である。
これらの図に示すように、ピストン55の先端面には、ピストン内部と外部を連絡する吸気口58が設けられている。この吸気口58を閉鎖できるように本例では略三角形をしたリーフ弁60が押え板61を介してピストン先端面に固定されている。なお符号59はピストン先端面に設けられたネジ穴であり、符号62は固定用のネジである。リーフ弁60は初期状態でピストン先端面に隙間なく密着し、吸気口58を閉鎖している。そのリーフ弁60は、例えばポリエステルフィルム又はステンレス鋼で作られており、板厚は0.05〜0.2mmで、可撓性を有しており、押されても容易に元の状態に戻ることができる。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the piston 55. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the piston.
As shown in these drawings, an intake port 58 that communicates the inside and the outside of the piston is provided on the front end surface of the piston 55. In this example, a leaf valve 60 having a substantially triangular shape is fixed to the piston front end face via a presser plate 61 so that the intake port 58 can be closed. Reference numeral 59 denotes a screw hole provided in the piston front end surface, and reference numeral 62 denotes a fixing screw. In the initial state, the leaf valve 60 is in close contact with the piston tip surface without any gap, and closes the intake port 58. The leaf valve 60 is made of, for example, a polyester film or stainless steel, has a thickness of 0.05 to 0.2 mm, has flexibility, and easily returns to its original state even when pressed. be able to.

ピストン55が圧縮方向(図1で左方向)に移動するとき、リーフ弁60はピストン先端面に密着して吸気口58を塞ぎ、エア漏れ(ピストン内部への)を防止する。そして、ピストン55が戻り行程で逆方向に移動するときには、リーフ弁60を押し広げてエアがシリンダ内に(ピストン内部から)吸入される。このようにしてピストンの動作と連動してエアの吸気を行なっている。なお、本実施例ではピストン側にエア吸入弁を設ける構成であるが、シリンダ53側(例えばシリンダ頭部の端面)にエア吸入弁を設けても良い。   When the piston 55 moves in the compression direction (leftward in FIG. 1), the leaf valve 60 is in close contact with the piston front end surface to close the intake port 58 and prevent air leakage (into the piston). When the piston 55 moves in the reverse direction on the return stroke, the leaf valve 60 is pushed and air is sucked into the cylinder (from inside the piston). In this way, air is sucked in conjunction with the operation of the piston. In this embodiment, the air intake valve is provided on the piston side, but the air intake valve may be provided on the cylinder 53 side (for example, the end face of the cylinder head).

そして、ピストン55の外周部には半円状の油溝56,56が切ってあり、エアポンプ組み立て時には、この油溝56,56にグリースまたは比較的粘性の高いオイルを注入する。これによって、ピストン55がシリンダ53内部を摺動するとき、浸みだしたオイルは両油溝56,56の間で移動し、シリンダとピストンの摺動性を高め、耐摩耗性を維持する。   In addition, semicircular oil grooves 56, 56 are cut in the outer peripheral portion of the piston 55, and grease or relatively viscous oil is injected into the oil grooves 56, 56 when the air pump is assembled. As a result, when the piston 55 slides inside the cylinder 53, the soaked oil moves between the two oil grooves 56, 56, thereby improving the slidability between the cylinder and the piston and maintaining the wear resistance.

また、ピストン55の先端面の外周端部付近には、内部に向かって掘り込まれた円周状の凹部57(溝部)が設けられている。この凹部57は、図3から分かるように、先端面の開口部の径D1よりも内側部分の径D2が大きくなっており(D1<D2)、ピストン55の先端外周部に、肉の厚い先端部55aと薄肉の根元部55bを形成している。そして、凹部57の内側大径部(D2)に金属リング63がはめ込まれ、肉厚先端部55aによって抜け止めがなされる。   Further, in the vicinity of the outer peripheral end portion of the tip surface of the piston 55, a circumferential concave portion 57 (groove portion) dug toward the inside is provided. As can be seen from FIG. 3, the concave portion 57 has a diameter D2 of the inner portion larger than the diameter D1 of the opening portion of the front end surface (D1 <D2), and a thick tip is formed on the outer periphery of the tip of the piston 55. A portion 55a and a thin base portion 55b are formed. Then, the metal ring 63 is fitted into the inner large-diameter portion (D2) of the recess 57, and is prevented from coming off by the thick tip portion 55a.

金属リング63の外径D3は、ピストン55の凹部57の内側部分の径D2よりも大きくなっている(D2<D3)。金属リング63は、切り欠き部64によって円周の一部が切り欠かれており、中心側に向かって押圧することにより径を小さくしてピストン55の凹部57にはめ込む(圧入する)。そして、凹部57の内部の大径部に入り込むと、金属リング63は元の径に戻ろうとし、凹部57のリング挿入部を外周方向に向かって押圧する。本例ではピストン55の材質として可撓性を有するオイル含浸のポリアセタールを使用しており、上記金属リング63の復元力によって、図4に拡大して示すようにピストン55の薄肉部55bが弾性変形し、先端外周端部55aが外側に押し広げられることによりピストンの先端外周部がシリンダ53の内周面に押し当てられる。これにより、ピストン55とシリンダ53間の気密を保つことが可能となる。   The outer diameter D3 of the metal ring 63 is larger than the diameter D2 of the inner part of the recess 57 of the piston 55 (D2 <D3). The metal ring 63 is partly cut away by a notch 64 and is pressed into the recess 57 of the piston 55 with a reduced diameter by pressing toward the center. Then, when entering the large-diameter portion inside the recess 57, the metal ring 63 tries to return to the original diameter and presses the ring insertion portion of the recess 57 toward the outer peripheral direction. In this example, a flexible oil-impregnated polyacetal is used as the material of the piston 55, and the thin portion 55b of the piston 55 is elastically deformed by the restoring force of the metal ring 63 as shown in FIG. Then, the tip outer peripheral end portion 55 a is pushed outward and the piston tip outer peripheral portion is pressed against the inner peripheral surface of the cylinder 53. Thereby, airtightness between the piston 55 and the cylinder 53 can be maintained.

ピストン55の先端外周端部55aとシリンダ53との接触力は、ピストン55の材質や薄肉部55bの厚さ(D2の径の大きさ)、あるいは、金属リング63の外径(D3),形状,肉厚(リングの外径と内径の差)などによって容易に変える(設定する)ことができるため、確実なシール性と摺動負荷低減の両立を図ることができ、ゴム製Oリングを用いた場合のような問題を生じることが無い。   The contact force between the outer peripheral end portion 55a of the piston 55 and the cylinder 53 depends on the material of the piston 55, the thickness of the thin portion 55b (the diameter of D2), or the outer diameter (D3) and shape of the metal ring 63. , Can be easily changed (set) according to the wall thickness (difference between the outer diameter and inner diameter of the ring), etc., so both reliable sealing performance and reduced sliding load can be achieved. There is no problem like that.

なお、金属リング63は、切り欠き部64がリング全体の外周円の外側に突出すると、その突出部が局部的にシリンダ53に強く接触して、シール性が低下するため、図5に示すように、切り欠き部64の両側所定範囲の部分を、リング全体の外周円(図に破線で示す)の内側にへこむように設けると好適である。また、金属リング63は、図2〜4で示した四角い断面形状のほか、断面が円あるいは楕円状の線材でも良い。加工性やバネ定数、あるいはコスト等によって適宜選定可能である。   Note that when the notch 64 protrudes outside the outer peripheral circle of the entire ring, the metal ring 63 locally comes into strong contact with the cylinder 53 and the sealing performance is lowered. In addition, it is preferable to provide a portion in a predetermined range on both sides of the notch portion 64 so as to be recessed inside the outer peripheral circle (shown by a broken line in the drawing) of the entire ring. The metal ring 63 may be a wire having a circular or elliptical cross section in addition to the square cross section shown in FIGS. It can be appropriately selected depending on workability, spring constant, cost, and the like.

上記したように、本例ではピストン55の材質としてオイル含浸のポリアセタールを使用しているが、本発明ではピストン先端部近傍に配置した金属リングの復元力によってピストン先端外周部をシリンダに密着させてシール性を保つために、可撓性を有する樹脂材料の使用が好適である。   As described above, in this example, oil-impregnated polyacetal is used as the material of the piston 55, but in the present invention, the piston tip outer peripheral portion is brought into close contact with the cylinder by the restoring force of the metal ring disposed in the vicinity of the piston tip portion. In order to maintain the sealing property, it is preferable to use a resin material having flexibility.

図6及び図7は、ピストンの第2実施例を分解斜視図と断面図である。
この図に示すように、本第2実施例のピストン55Bは、金属リング63を2本使用したものである。第2実施例のピストン55Bにおいては、金属リング63を2本使用することにより、ピストンの先端外周端部55aとシリンダ53との接触力をより適切に調整可能とすることができる。また、本第2実施例では、図6に示すように、2本の金属リング63,63の切り欠き部64,64の位置をずらす(位相を変える)ことにより、押圧力すなわちピストンとシリンダとの接触力を均等にすることができる。より好ましくは、2本の金属リングの切り欠き部64,64の位置を反対にする(180度ずらす)のが良い。
6 and 7 are an exploded perspective view and a sectional view of a second embodiment of the piston.
As shown in this figure, the piston 55B of the second embodiment uses two metal rings 63. In the piston 55B of the second embodiment, by using two metal rings 63, the contact force between the piston outer peripheral end 55a and the cylinder 53 can be adjusted more appropriately. Further, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the pressing force, that is, the piston and the cylinder, is changed by shifting the position of the notches 64, 64 of the two metal rings 63, 63 (changing the phase). The contact force can be equalized. More preferably, the positions of the notches 64, 64 of the two metal rings are reversed (shifted 180 degrees).

以下、上記のピストンを用いるエアポンプを備えたエア吐出装置を3つの実施形態を挙げて説明する。なお、ピストンとしては、上記第1実施例のピストン55でも第2実施例のピストン55Bでも、どちらも使用可能である。以下では、単にピストン55として説明する。また、図面上ではピストン細部の形状を簡略化して示してある。   Hereinafter, an air discharge device including an air pump using the above-described piston will be described with reference to three embodiments. As the piston, either the piston 55 of the first embodiment or the piston 55B of the second embodiment can be used. Below, it demonstrates as the piston 55 only. In the drawings, the shape of the piston details is simplified.

図8は、本発明に係るエア吐出装置の第1実施形態を示すもので、エア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。また、図9は、エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図で、図1の左方向から見たものである。また、図10は、エア吐出装置のポンプ部の構成を示す平断面図である。さらに、図11は、駆動部付近を示す平断面図である。そして図12は、駆動系の構成を判りやすくするために一部部材を省略して示す正面方向からの縦断面図である。また、図13は、駆動系の構成を判りやすくするために一部部材を省略して示す図8の右方向からの縦断面図である。   FIG. 8 shows a first embodiment of the air ejection device according to the present invention, and is a longitudinal sectional view of the air ejection device as viewed from the front. FIG. 9 is a longitudinal sectional view as seen from the side surface direction of the air discharge device, and is seen from the left direction in FIG. FIG. 10 is a plan sectional view showing the configuration of the pump part of the air discharge device. Further, FIG. 11 is a plan sectional view showing the vicinity of the drive unit. FIG. 12 is a longitudinal sectional view from the front direction, with some members omitted to make the configuration of the drive system easier to understand. FIG. 13 is a vertical cross-sectional view from the right of FIG. 8 with some members omitted to make the configuration of the drive system easier to understand.

これらの図に示すように、エア吐出装置500は装置筐体を構成する前後側板50,51及び底板52を有している。その前後側板50,51の間にはシリンダ53及びシリンダ保持板54が、それぞれ前後側板50,51にネジ止め固定されている。シリンダ保持板54は、シリンダ53を背後から支持する部材である。シリンダ53内にはピストン55が配設され、後述する機構によりピストン55は図1において左右方向に往復移動する。シリンダ53の先端面にはボス143が突設されている。このボス143内には、シリンダ内部のエアを吐出させるエア吐出口145(図10)が設けられており、そのエア吐出口145の先端部にチューブ142がはめ込まれている。ピストン55の移動により圧縮されたシリンダ53内のエアは、エア吐出口145からチューブ142を通って外部に吐出される。以下、エア吐出装置500の構成と動作について詳しく説明する。   As shown in these drawings, the air discharge device 500 has front and rear side plates 50 and 51 and a bottom plate 52 constituting the device casing. Between the front and rear side plates 50 and 51, a cylinder 53 and a cylinder holding plate 54 are fixed to the front and rear side plates 50 and 51 with screws. The cylinder holding plate 54 is a member that supports the cylinder 53 from behind. A piston 55 is disposed in the cylinder 53, and the piston 55 reciprocates in the left-right direction in FIG. A boss 143 protrudes from the tip surface of the cylinder 53. An air discharge port 145 (FIG. 10) for discharging air inside the cylinder is provided in the boss 143, and a tube 142 is fitted at the tip of the air discharge port 145. The air in the cylinder 53 compressed by the movement of the piston 55 is discharged from the air discharge port 145 through the tube 142 to the outside. Hereinafter, the configuration and operation of the air discharge device 500 will be described in detail.

底板52上には1対の保持板80,81が立設されている。その保持板80,81には4本のロッド軸87〜90が支持される。各ロッド軸の一方側端部はネジ部となっており、他端部は抜け止めのため大径部となっている。その大径部の端面にはドライバ等によりネジ締めできるように溝が形成されている。保持板80,81のロッド軸取り付け部は、奥側の保持板80にネジ穴91が、前側の保持板81に貫通(嵌合)穴92が、それぞれ4個所(上下2個所ずつ)形成されている。すなわち、ロッド軸87〜90は、前側の保持板81の嵌合穴92に差し込まれ、先端ネジ部を奥側の保持板80のネジ穴91にネジ止めすることで、前後保持板80,81間に固定支持される。各ロッド軸87〜90にはガイドコロ83〜86がそれぞれ回転可能に装着されている。ガイドコロ83〜86は、コロの両側でロッド軸に装着されたEリングにより、軸方向に位置決めされている。また、ガイドコロ83〜86は、図9及び図10から分かるように、軸方向中央部が両側に比べて小径となっており、その小径部周面は、ガイド軸70の外形(本例では円形断面)に合わせてR形状(凹形)に形成されている。なお、ガイドコロ83〜86の中央小径部は「V」字状の形状でも良い。   On the bottom plate 52, a pair of holding plates 80 and 81 are erected. Four rod shafts 87 to 90 are supported on the holding plates 80 and 81. One end portion of each rod shaft is a screw portion, and the other end portion is a large diameter portion for preventing the rod shaft from coming off. A groove is formed on the end face of the large diameter portion so that it can be screwed with a screwdriver or the like. The rod shaft mounting portions of the holding plates 80 and 81 are formed with four screw holes 91 in the rear holding plate 80 and four through (fitting) holes 92 in the front holding plate 81 (two in the upper and lower portions). ing. That is, the rod shafts 87 to 90 are inserted into the fitting holes 92 of the front holding plate 81, and the front end screw portions are screwed into the screw holes 91 of the rear holding plate 80, so that the front and rear holding plates 80 and 81 are fixed. Fixed and supported between. Guide rollers 83 to 86 are rotatably mounted on the rod shafts 87 to 90, respectively. The guide rollers 83 to 86 are positioned in the axial direction by E-rings attached to the rod shaft on both sides of the rollers. Further, as can be seen from FIGS. 9 and 10, the guide rollers 83 to 86 have a smaller diameter in the central portion in the axial direction than both sides, and the peripheral surface of the small diameter portion is the outer shape of the guide shaft 70 (in this example, It is formed in an R shape (concave shape) according to the circular cross section. The central small diameter portion of the guide rollers 83 to 86 may have a “V” shape.

ガイド軸70は、上下左右に配置された4つのガイドコロ83〜86の間に配置され、ガイドコロ83〜86にガイドされて図8,図10の左右方向に直線移動可能となっている。上記のネジ穴91及び嵌合穴92は、ガイドコロ83〜86を装着したロッド軸87〜90を取り付けたときに、ガイドコロ83〜86とガイド軸70とが、ガタつくことなく且つ無理なくガイド軸70が移動できるように、前後の保持板80,81に高精度の位置加工がなされている。上記したように、ガイド軸70をガイドコロ83〜86が上下から挟持し、そのガイドコロ83〜86はロッド軸87〜90に対してEリングにより軸方向に位置決めされているので、ガイド軸70が移動するに際して、前後あるいは上下に振れることがなく、精度良く直線移動(本例では水平移動)できるように構成されている。   The guide shaft 70 is disposed between four guide rollers 83 to 86 disposed vertically and horizontally, and is guided by the guide rollers 83 to 86 so as to be linearly movable in the left and right directions of FIGS. The above-described screw hole 91 and fitting hole 92 are such that the guide rollers 83 to 86 and the guide shaft 70 do not rattle and forcefully when the rod shafts 87 to 90 with the guide rollers 83 to 86 are attached. The front and rear holding plates 80 and 81 are processed with high precision so that the guide shaft 70 can move. As described above, the guide rollers 83 to 86 sandwich the guide shaft 70 from above and below, and the guide rollers 83 to 86 are positioned in the axial direction by the E-ring with respect to the rod shafts 87 to 90. When moving, the linear movement (in this example, horizontal movement) can be performed with high accuracy without swinging back and forth or up and down.

シリンダ53の内部に配置されるピストン55は、ガイド軸70の先端(図8の左側端部)にロッド72を介して装着されている。ピストン55の先端部付近に設けられた溝部には、Oリング56が嵌装されている。そして、ガイド軸70の後端(図8,図10の右側端部)には、ピストンの位置を検知するためのフィラー94がネジ止め固定されている。フィラー94を検知するセンサ95は本例では透過型の光センサを用いており、ガイド軸70が図8,図10の右方向に移動してきて、フィラー94の先端がセンサ95の光を遮断すると、後述する駆動モータが停止される。本例では、この位置(図8,図10で示す位置)がポンプのホームポジション(HP)となる。   The piston 55 disposed inside the cylinder 53 is attached to the tip end (left end portion in FIG. 8) of the guide shaft 70 via a rod 72. An O-ring 56 is fitted in a groove provided near the tip of the piston 55. A filler 94 for detecting the position of the piston is screwed to the rear end of the guide shaft 70 (the right end in FIGS. 8 and 10). In this example, the sensor 95 that detects the filler 94 uses a transmission type optical sensor. When the guide shaft 70 moves to the right in FIGS. 8 and 10, the tip of the filler 94 blocks the light of the sensor 95. The drive motor described later is stopped. In this example, this position (the position shown in FIGS. 8 and 10) is the home position (HP) of the pump.

シリンダ53及びピストン55は本例では円筒形である。上記したように、本例では、ガイド軸70が精度良く直線移動できるように構成されており、したがって、ピストン55はシリンダ53内を精度良く往復移動(シリンダに平行移動)するようになっている。ここで、ポンプ機構においては、ピストンの平行動作(直線移動)は必携であるが、ピストンの回転止めも重要である。すなわち本例においては、ピストン55が回転してしまうと、ガイド軸70も回転するためにフィラー94が回転し、センサ95の検知部に入らずにセンサ本体に衝突してしまう。また、本例では後述するようにベルト駆動方式を採用しており、その駆動ベルトが傾いてしまうために安定しなくなる。   The cylinder 53 and the piston 55 are cylindrical in this example. As described above, in this example, the guide shaft 70 is configured so as to be able to linearly move with high accuracy. Therefore, the piston 55 is reciprocated within the cylinder 53 with high accuracy (parallel movement to the cylinder). . Here, in the pump mechanism, the parallel movement (linear movement) of the piston is indispensable, but the rotation prevention of the piston is also important. In other words, in this example, when the piston 55 rotates, the guide shaft 70 also rotates, so that the filler 94 rotates and collides with the sensor main body without entering the detection portion of the sensor 95. Further, in this example, a belt driving system is adopted as will be described later, and the driving belt is tilted, so that it becomes unstable.

そこで、本実施例においては、ピストン55が回転しないように構成している。図10〜13に示すように、前後保持板80,81の上部の側面に互いに対向するようにレール100,101が設けてある。一方、図13及び図14に示すように、上記ガイド軸70には駆動アーム106が嵌装されている(駆動アーム106の上部に設けたガイド軸挿入穴106aにガイド軸70が貫通されている)。さらに、駆動アーム106には、ガイド軸挿入穴106aと直交する方向に軸穴106bが設けられており、この軸穴106bに軸104がはめ込まれている。その軸104は、ガイド軸70に設けた図示しない貫通穴に圧入されており、軸104がガイド軸70に対して直交するように設けられる。そして、軸104の両端部にコロ105,105が回転可能に装着され、レール100,101上を移動するようになっている。なお、コロ105,105は、図示しないEリングにより軸104から抜け止めされる。このように、ガイド軸70に圧入させた軸104の両端にコロ105,105を取り付け、そのコロ105,105がレール100,101に当接して移動するように構成することによって、ガイド軸70に装着されているピストン55の回転が防止される(ピストン55が回転しようとしても、コロ105がレール100又は101に当接することによって回転が防止される)。   Therefore, in this embodiment, the piston 55 is configured not to rotate. As shown in FIGS. 10 to 13, rails 100 and 101 are provided on the upper side surfaces of the front and rear holding plates 80 and 81 so as to face each other. On the other hand, as shown in FIGS. 13 and 14, a drive arm 106 is fitted on the guide shaft 70 (the guide shaft 70 is passed through a guide shaft insertion hole 106a provided on the upper portion of the drive arm 106). ). Further, the drive arm 106 is provided with a shaft hole 106b in a direction orthogonal to the guide shaft insertion hole 106a, and the shaft 104 is fitted in the shaft hole 106b. The shaft 104 is press-fitted into a through hole (not shown) provided in the guide shaft 70, and the shaft 104 is provided so as to be orthogonal to the guide shaft 70. Rollers 105 and 105 are rotatably mounted on both ends of the shaft 104 so as to move on the rails 100 and 101. The rollers 105 and 105 are prevented from coming off the shaft 104 by an E ring (not shown). In this way, the rollers 105, 105 are attached to both ends of the shaft 104 press-fitted into the guide shaft 70, and the rollers 105, 105 are configured to move in contact with the rails 100, 101. The attached piston 55 is prevented from rotating (even if the piston 55 attempts to rotate, the roller 105 is prevented from rotating by contacting the rail 100 or 101).

次に、ピストン55を駆動する機構について説明する。
図8,11,12に示されるように、本例のエア吐出装置は駆動源としてステッピングモータ110を備えている。ステッピングモータ110のモータ軸にはプーリ111が装着固定されている。また、前後側板間に軸支されたドライブ軸112にはプーリ113が装着固定されており、上記プーリ111とプーリ113の間に第一駆動ベルト(タイミングベルト)115が架設されている。さらに、ドライブ軸112には駆動プーリ114が装着固定されている。また、ドライブ軸112と平行に、前後側板間に軸支されたアイドラ軸117にはアイドラプーリ118が装着固定されている。そして、上記駆動プーリ114とアイドラプーリ118の間に第二駆動ベルト(タイミングベルト)116が架設されている。
Next, a mechanism for driving the piston 55 will be described.
As shown in FIGS. 8, 11, and 12, the air discharge device of this example includes a stepping motor 110 as a drive source. A pulley 111 is attached and fixed to the motor shaft of the stepping motor 110. A pulley 113 is attached and fixed to the drive shaft 112 that is pivotally supported between the front and rear plates, and a first drive belt (timing belt) 115 is installed between the pulley 111 and the pulley 113. Further, a drive pulley 114 is attached and fixed to the drive shaft 112. An idler pulley 118 is mounted and fixed to an idler shaft 117 that is supported between the front and rear plates in parallel with the drive shaft 112. A second drive belt (timing belt) 116 is installed between the drive pulley 114 and the idler pulley 118.

図13及び図14に示すように、ガイド軸70に連結された駆動アーム106の下端部は「コ」の字状に切り欠かれたベルト装着部106となっており、第二駆動ベルト116の上辺部を間に挟んでベルト固定コマ119を駆動アーム106のベルト装着部106にネジ止めすることにより、第二駆動ベルト116に駆動アーム106が締結固定される。なお、ベルト固定コマ119に設けたネジ貫通穴119aは長穴となっており、ベルト116を挟持する際にベルトをしっかりと駆動アーム106に押し付けた状態でネジ止めできるようになっている。また、ベルト固定コマ119の上面119bは、タイミングベルトである第二駆動ベルト116の内面形状に対応する凹凸形状に形成されており、ベルト締結時のすべりを防止するようになっている。   As shown in FIGS. 13 and 14, the lower end portion of the drive arm 106 connected to the guide shaft 70 is a belt mounting portion 106 cut out in a “U” shape. The driving arm 106 is fastened and fixed to the second driving belt 116 by screwing the belt fixing piece 119 to the belt mounting portion 106 of the driving arm 106 with the upper side interposed therebetween. The screw through hole 119a provided in the belt fixing piece 119 is a long hole so that the belt can be screwed in a state where the belt is firmly pressed against the drive arm 106 when the belt 116 is clamped. Further, the upper surface 119b of the belt fixing piece 119 is formed in a concavo-convex shape corresponding to the inner shape of the second drive belt 116 that is a timing belt, and prevents slipping when the belt is fastened.

このような構成において、ステッピングモータ110の回転は第一駆動ベルト115を介してドライブ軸112に伝達され、さらに、ドライブ軸112から第二駆動ベルト116を介して駆動アーム106に伝達され、駆動アーム106に連結されたガイド軸70を軸方向(図8,10,12の左右方向)に移動させる。これにより、ピストン55がシリンダ53内を移動する。本例では駆動源としてステッピングモータを用いており、図8,図10に示すホームポジション(本例ではシリンダ容積が最大となる下死点をHP位置に設定している)とシリンダ容積が最小となる圧縮位置(上死点)の間のストローク分だけピストン55が移動するように、ステッピングモータ110のステップ数が設定されている。実際の制御では、電源が投入されると、センサ95の出力に基づいてホームポジション位置を確認して停止し(ホームポジションに停止し)、その位置を基準として圧縮方向に設定したストローク分だけ移動するようにステッピングモータ110が回転し(図8において反時計回り=モータ正転とする)、次に、同じストローク分だけ戻るようにステッピングモータ110が逆回転(図8において時計回り)してホームポジション位置に戻る。このピストン55の一往復の動作において、エア圧縮,エア吐出,エア吸入の動作が完了する。図15,図16に、ピストン55が圧縮位置に移動した状態の平断面及び縦断面を示す。   In such a configuration, the rotation of the stepping motor 110 is transmitted to the drive shaft 112 via the first drive belt 115, and further transmitted from the drive shaft 112 to the drive arm 106 via the second drive belt 116. The guide shaft 70 connected to 106 is moved in the axial direction (left-right direction in FIGS. 8, 10, and 12). As a result, the piston 55 moves in the cylinder 53. In this example, a stepping motor is used as a drive source, and the home position shown in FIGS. 8 and 10 (in this example, the bottom dead center at which the cylinder volume is maximized is set to the HP position) and the cylinder volume is minimized. The number of steps of the stepping motor 110 is set so that the piston 55 moves by the stroke between the compression positions (top dead centers). In actual control, when the power is turned on, the home position position is confirmed based on the output of the sensor 95 and stopped (stopped to the home position), and moved by the stroke set in the compression direction based on that position. The stepping motor 110 rotates (counterclockwise in FIG. 8 = forward rotation of the motor), and then the stepping motor 110 rotates backward (clockwise in FIG. 8) to return by the same stroke. Return to position. In one reciprocating operation of the piston 55, the operations of air compression, air discharge, and air suction are completed. 15 and 16 show a plane cross section and a vertical cross section when the piston 55 is moved to the compression position.

ところで、ピストンが圧縮方向に移動する際にシリンダ内にエアを溜めておかずにピストン移動とともにそのままエアを吐出させてしまうと、吐出圧を高くすることができず、勢い良くエアを吐出することができない。そこで、本例のエア吐出装置においては、シリンダ53のエア吐出口(吐出開口)141に開閉部材(シャッタ部材)を設け、所定のタイミングで開閉部材を開放する(所定のタイミングになるまで開閉部材を閉じておく)ように構成することで、吐出圧を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。   By the way, when the piston moves in the compression direction, if the air is discharged as it is without accumulating air in the cylinder, the discharge pressure cannot be increased, and the air can be discharged vigorously. Can not. Therefore, in the air discharge device of this example, an open / close member (shutter member) is provided at the air discharge port (discharge opening) 141 of the cylinder 53, and the open / close member is opened at a predetermined timing (the open / close member until the predetermined timing is reached). Is configured so that air can be discharged vigorously by increasing the discharge pressure.

図10に示すように、エア吐出口145が設けられているボス143には、エア吐出口145と交差して(本例では直交するように)貫通穴(本例では円形断面)144が設けられている。その貫通穴144には円筒形断面の切替軸135(開閉部材)が挿入されている。切替軸135は、装置側面に突設された突起部137にはめ込まれた軸受138と貫通穴144とに挿入されて回転可能に支持される。切替軸135の一端(図で下端)にはEリングが装着され、他端側には円板部材134(とその円筒部134a)が固定されることによって、切替軸135の抜け止めと軸方向の位置決めがなされている。切替軸135のエア吐出口145に相当する位置には、平板カット部136が設けられている。平板カット部136は、図17に示すように、円筒形の切替軸135の周面の一部を切り欠いて平板状に設けたものであり、本例では、平板部が軸心を通る平面(直径方向の平板)となるように、平板部の両側を同じ形状で切り欠いたものである。この平板カット部136が図10に示すように鉛直方向に向いた状態では、平板カット部136がエア吐出口145を塞ぎ、シリンダ53内のエアはエア吐出口145から出ることはできない。そして、図17に示すように平板カット部136が水平方向を向くと、エア吐出口145が開放され、シリンダ53内のエアは平板部の両側を通ってエア吐出口145から出ることができる。   As shown in FIG. 10, the boss 143 provided with the air discharge port 145 is provided with a through-hole (circular cross section in this example) 144 that intersects with the air discharge port 145 (so as to be orthogonal in this example). It has been. A switching shaft 135 (opening / closing member) having a cylindrical cross section is inserted into the through hole 144. The switching shaft 135 is inserted into a bearing 138 and a through hole 144 that are fitted into a protrusion 137 that protrudes from the side of the apparatus, and is rotatably supported. An E-ring is attached to one end (the lower end in the figure) of the switching shaft 135, and the disc member 134 (and its cylindrical portion 134a) is fixed to the other end side. Is positioned. A flat plate cutting portion 136 is provided at a position corresponding to the air discharge port 145 of the switching shaft 135. As shown in FIG. 17, the flat plate cutting portion 136 is a flat plate formed by cutting out a part of the circumferential surface of the cylindrical switching shaft 135, and in this example, the flat plate portion passes through the axis. Both sides of the flat plate portion are cut out in the same shape so as to be (diameter flat plate). In a state where the flat plate cut portion 136 is oriented in the vertical direction as shown in FIG. 10, the flat plate cut portion 136 blocks the air discharge port 145, and the air in the cylinder 53 cannot exit from the air discharge port 145. Then, as shown in FIG. 17, when the flat plate cut portion 136 faces in the horizontal direction, the air discharge port 145 is opened, and the air in the cylinder 53 can exit from the air discharge port 145 through both sides of the flat plate portion.

本例では、切替軸135を90度回転させることにより、平板カット部136の向きを鉛直方向と水平方向とに切り替え、エア吐出口145の閉鎖と開放とを切り替えるように構成している。また、次に説明する機構により、そのエア吐出口145の閉鎖と開放の切り替え(すなわち切替軸135を90度回転させること)を所定のタイミングで切り替えることによって、所定のタイミングになるまでエア吐出口145を閉鎖させておき、シリンダ内部の圧力を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。   In this example, by rotating the switching shaft 135 by 90 degrees, the orientation of the flat plate cutting portion 136 is switched between the vertical direction and the horizontal direction, and the air discharge port 145 is switched between closing and opening. In addition, by switching the closing and opening of the air discharge port 145 (that is, rotating the switching shaft 135 by 90 degrees) at a predetermined timing by the mechanism described below, the air discharge port until the predetermined timing is reached. 145 is closed, and the pressure inside the cylinder is increased so that air can be discharged vigorously.

図11に示すように、ドライブ軸112の奥側端部にカム板131が固定されている。カム板131は扇形の形状をしており(図18参照)、外周円弧部131aと直線部131bとを有している。外周円弧部131aと直線部131bとの接続部は、後述するカムフォロワ(コロ242)の動きを滑らかにするため、R形状に形成している。   As shown in FIG. 11, a cam plate 131 is fixed to the back end portion of the drive shaft 112. The cam plate 131 has a sector shape (see FIG. 18), and has an outer peripheral arc portion 131a and a straight portion 131b. A connection portion between the outer circumferential arc portion 131a and the straight portion 131b is formed in an R shape in order to smooth the movement of a cam follower (roller 242) described later.

また、図11に示すように、奥側の側板51の外側面には軸240が凸設固定されている。その軸240に対し、リンクレバー241が回転可能に軸支されている。リンクレバー241は長細い板状の部材であり(図18参照)、一方側端部にはカムフォロワとなるコロ242が軸支されている。また、リンクレバー241の他方側端部には長穴243が形成されている。その長穴243には、上記した切替軸135の一端に固着された円板部材134の端面に突設された係合ピン139が遊嵌されている。   Further, as shown in FIG. 11, a shaft 240 is protruded and fixed on the outer surface of the back side plate 51. A link lever 241 is rotatably supported on the shaft 240. The link lever 241 is a long and thin plate-like member (see FIG. 18), and a roller 242 serving as a cam follower is pivotally supported at one end portion. A long hole 243 is formed at the other end of the link lever 241. An engaging pin 139 protruding from the end surface of the disk member 134 fixed to one end of the switching shaft 135 is loosely fitted in the elongated hole 243.

リンクレバー241と装置筐体との間に引張りスプリング157が架設され、コロ242をカム板131の周面に押し付けるようにリンクレバー241を付勢している。これにより、カム板131の回動に従ってコロ242が移動され、リンクレバー241が揺動する。そして、リンクレバー241の揺動により、係合ピン139を介して円板部材134が所定の範囲(角度)だけ回動される。本実施例においては、円板部材134の回動範囲が90度となるように、上記カム機構が構成されている。   A tension spring 157 is installed between the link lever 241 and the apparatus housing, and biases the link lever 241 so as to press the roller 242 against the peripheral surface of the cam plate 131. Thereby, the roller 242 is moved according to the rotation of the cam plate 131, and the link lever 241 is swung. Then, the disk member 134 is rotated by a predetermined range (angle) through the engagement pin 139 by the swing of the link lever 241. In the present embodiment, the cam mechanism is configured so that the rotation range of the disc member 134 is 90 degrees.

図18はエア吐出装置のピストン55がホームポジションに位置する状態を示している。このとき、リンクレバー241はほぼ水平状態となり、切替軸135に設けた平板カット部136が鉛直方向に向いて上述したエア吐出口145を閉鎖している(図10の状態)。この状態から、ドライブ軸112が図18において反時計回りに回転することによってピストン55が圧縮方向に移動するので、カム板131も図18の状態から反時計回りに回動する。外周円弧部131aがコロ242に摺動している範囲では(図19に示す位置までは)、カムフォロワであるコロ242の位置が変化しないためリンクレバー241は動かず、円板部材134も回転しないため、エア吐出口145は閉鎖されたままである。そのため、ピストン55の移動に伴ってシリンダ53内の圧力が高まってくる。   FIG. 18 shows a state where the piston 55 of the air discharge device is located at the home position. At this time, the link lever 241 is in a substantially horizontal state, and the flat plate cutting portion 136 provided on the switching shaft 135 is directed in the vertical direction to close the air discharge port 145 described above (state shown in FIG. 10). From this state, when the drive shaft 112 rotates counterclockwise in FIG. 18, the piston 55 moves in the compression direction, so the cam plate 131 also rotates counterclockwise from the state of FIG. In the range in which the outer circumferential arc 131a slides on the roller 242 (up to the position shown in FIG. 19), the position of the roller 242 as the cam follower does not change, so the link lever 241 does not move and the disk member 134 does not rotate. Therefore, the air discharge port 145 remains closed. Therefore, the pressure in the cylinder 53 increases as the piston 55 moves.

そして、図19に示す位置からカム板131がさらに回転し、コロ242が外周円弧部131aから外れる(直線部131bと摺接する)と、スプリング157の付勢力によってリンクレバー241が時計回りに回動する。すると、長穴243内の係合ピン139が押されて円板部材134が図中反時計回りに回転される。これによって切替軸135(とその平板カット部136)が回転し、図15に示すように、エア吐出口145が開放される。コロ242が外周円弧部131aから外れて直線部131bの内側端部131eまで移動するカム板131の回転角度は、ピストン55の移動距離にすると僅かであり、したがって、ごく短時間の間にエア吐出口145が閉鎖状態から開放状態に変化することになる。そのため、シリンダ内で高められていたエアの圧力が一気に開放され、エア吐出口145から勢い良くエアが吐出される。   Then, when the cam plate 131 further rotates from the position shown in FIG. 19 and the roller 242 is disengaged from the outer circumferential arc portion 131a (slidably contacts the linear portion 131b), the link lever 241 is rotated clockwise by the urging force of the spring 157. To do. Then, the engagement pin 139 in the long hole 243 is pushed, and the disk member 134 is rotated counterclockwise in the drawing. As a result, the switching shaft 135 (and its flat plate cut portion 136) rotates, and the air discharge port 145 is opened as shown in FIG. The rotation angle of the cam plate 131 that moves the roller 242 from the outer peripheral arc portion 131a to the inner end portion 131e of the linear portion 131b is slight when the movement distance of the piston 55 is reached. The outlet 145 will change from the closed state to the open state. For this reason, the pressure of the air that has been increased in the cylinder is released at once, and the air is discharged from the air discharge port 145 with great force.

本実施例では、ピストン往復動作におけるカム板131の回転角度は約126度であり、ホームポジション位置(図18の位置)から約92度回転した位置(回転範囲の約3/4位置)からエア吐出口145が開き始める。そして、残りの約34度(回転範囲の約1/4)カム板131が回転する間にエア吐出口145が完全に開放される。   In this embodiment, the rotation angle of the cam plate 131 in the reciprocating motion of the piston is about 126 degrees, and the air is rotated from a position (about 3/4 position of the rotation range) rotated about 92 degrees from the home position position (position in FIG. 18). The discharge port 145 begins to open. The air discharge port 145 is completely opened while the remaining cam plate 131 rotates about 34 degrees (about 1/4 of the rotation range).

図20は、ピストン55が最大圧縮位置(上死点)に達したときの状態を示すものである。カム板131は図20の状態からさらに図中の反時計回りに回動することはなく、ピストン55が最大圧縮位置からホームポジションに戻る過程で図中時計回りに(すなわち、圧縮工程の時とは逆方向に)回転する。この逆転時に、カム板131の直線部131bによってコロ242が押し上げられ、リンクレバー241が図20において反時計回りに回動され、それによって円板部材134が図中時計回りに回転してエア吐出口145が閉鎖される。エア吐出口145が閉鎖された後、外周円弧部131aがコロ242に摺動する範囲(図19から図18の範囲)では、エア吐出口145の閉鎖状態が維持される。   FIG. 20 shows a state when the piston 55 reaches the maximum compression position (top dead center). The cam plate 131 does not further rotate counterclockwise in the figure from the state of FIG. 20, and in the process in which the piston 55 returns from the maximum compression position to the home position, Rotates in the opposite direction). At the time of the reverse rotation, the roller 242 is pushed up by the straight portion 131b of the cam plate 131, and the link lever 241 is rotated counterclockwise in FIG. 20, whereby the disk member 134 is rotated clockwise in the drawing to discharge air. Outlet 145 is closed. After the air discharge port 145 is closed, the closed state of the air discharge port 145 is maintained in the range in which the outer circumferential arc portion 131a slides on the roller 242 (the range from FIG. 19 to FIG. 18).

このように、本実施形態のエア吐出装置においては、ピストンと機械的に連結された開閉部材をエア吐出口に設け、その開閉部材(すなわちエア吐出口)を圧縮工程における所定のタイミングまで閉じておき上死点付近の短時間でエア吐出口を開放させることができるので、シリンダ内でエア圧力を高めることが可能となり、また、その圧力が高められたエアを一気に吐出させることができる。従来の、コンプレッサ,エアータンク,電磁弁を備えるエア供給システム(エア供給装置)は、かなり大型のシステムとならざるを得ず、そのエア供給システムを用いる装置も大型のもの(例えば業務用装置)に限られていたが、本発明のエア吐出装置は、従来システムにおけるコンプレッサに代えて小型のエアポンプを用い、その小型エアポンプを搭載する装置本体にピストンと機械的に連結された開閉部材を設けたことにより、従来システムで必須であったエアタンク及び電磁弁を省略することができ、従来比で極めて小型かつ低コストな装置構成とすることが可能となった。また、コンプレッサを用いる場合のような騒音も発生せず、本発明によるエア吐出装置はその利用範囲を大きく広げることが可能となった。すなわち、業務用装置に限らず、個人あるいはオフィスで用いられる小型の各種装置への搭載が可能となり、それらの各種装置におけるエア利用が実現される。   As described above, in the air discharge device of the present embodiment, the open / close member mechanically connected to the piston is provided in the air discharge port, and the open / close member (that is, the air discharge port) is closed to a predetermined timing in the compression process. Since the air discharge port can be opened in a short time near the top dead center, the air pressure can be increased in the cylinder, and the air with the increased pressure can be discharged all at once. A conventional air supply system (air supply device) including a compressor, an air tank, and a solenoid valve must be a fairly large system, and a device using the air supply system is also a large one (for example, a commercial device). However, the air discharge device of the present invention uses a small air pump instead of the compressor in the conventional system, and an opening / closing member mechanically connected to the piston is provided on the device main body on which the small air pump is mounted. As a result, the air tank and the solenoid valve, which are essential in the conventional system, can be omitted, and the apparatus configuration can be reduced in size and cost as compared with the conventional system. Further, no noise is generated as in the case of using a compressor, and the use range of the air discharge device according to the present invention can be greatly expanded. That is, not only a business apparatus but also various small apparatuses used in an individual or an office can be mounted, and air utilization in these various apparatuses is realized.

ところで、上述したように本例のエア吐出装置は駆動源としてステッピングモータを用いている。そのステッピングモータ110の制御を変えることによって、ピストン55の移動距離を容易に変更可能である。ピストンの移動距離(ストローク)を変更することにより、エアポンプの吐出量や圧力を変えることができる。実際の制御においては、ホームポジション位置を基準として、ステッピングモータ110の回転量(ステップ数)をカウントしていくが、そのステップ数を変えることによってピストン55のストロークを長く(圧力及び吐出量アップ)したり、短く(圧力及び吐出量ダウン)したりすることができる。   By the way, as described above, the air discharge device of this example uses a stepping motor as a drive source. By changing the control of the stepping motor 110, the moving distance of the piston 55 can be easily changed. By changing the moving distance (stroke) of the piston, the discharge amount and pressure of the air pump can be changed. In actual control, the rotation amount (number of steps) of the stepping motor 110 is counted based on the home position, but the stroke of the piston 55 is lengthened (pressure and discharge amount increased) by changing the number of steps. Or can be shortened (pressure and discharge amount can be reduced).

また、ステッピングモータ110の回転速度を変えることによって圧力を変えることもできる。さらに、回転初期(ホームポジションからの移動初期)にはゆっくりとモータを立ち上げて駆動トルクを低く抑え、圧縮行程の所定の段階で回転速度を速めることで通常(回転速度一定の場合)と同じ周期での低トルク駆動を行なうこともできる。   Further, the pressure can be changed by changing the rotation speed of the stepping motor 110. Furthermore, at the initial stage of rotation (initial stage of movement from the home position), the motor is slowly started up to keep the drive torque low, and the rotational speed is increased at a predetermined stage of the compression stroke, so that it is the same as normal (when the rotational speed is constant). It is also possible to perform low torque driving in a cycle.

なお、本例のエア吐出装置500においては、シリンダ53及びピストン55の材料として低摩擦素材を用いている。フッ素樹脂は高価であるため、低摩擦素材例えばポリアセタール樹脂にフッ素粉末を添加させた樹脂を用いても良い。これにより、滑り性および耐磨耗性を向上させ、長寿命化を図ることができる。   In the air discharge device 500 of this example, a low friction material is used as the material of the cylinder 53 and the piston 55. Since the fluororesin is expensive, a resin obtained by adding fluorine powder to a low friction material such as polyacetal resin may be used. Thereby, slipperiness and abrasion resistance can be improved and a long life can be achieved.

次に、エア吐出装置の第2実施形態について説明する。
上記説明した第1実施形態のエア吐出装置では、ガイド軸70を直線移動(往復移動)させることによりピストン55を駆動する形態であったが、本第2実施形態では、クランク機構を用いてピストンを55を駆動する形態である。なお、エアポンプについては上記説明したとおりであるので、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Next, a second embodiment of the air discharge device will be described.
In the air discharge device according to the first embodiment described above, the piston 55 is driven by linearly moving (reciprocating) the guide shaft 70. However, in the second embodiment, the piston is driven using a crank mechanism. This is a form of driving 55. Since the air pump is as described above, the description will focus on the differences from the first embodiment.

図21は、第2実施形態のエア吐出装置を正面方向から見た縦断面図である。また、図22は、エア吐出装置の側面(エア吐出口145と反対側の側面)方向から見た縦断面図で、図21の右方向から見たものである。また、図23は平断面図である。そして、図24はクラッチ軸付近の構成を示す斜視図であり、図25はクランク軸付近の構成を示す斜視図である。   FIG. 21 is a longitudinal sectional view of the air discharge device according to the second embodiment as viewed from the front. FIG. 22 is a longitudinal sectional view as seen from the side surface (side surface opposite to the air discharge port 145) of the air ejection device, and is seen from the right direction in FIG. FIG. 23 is a plan sectional view. FIG. 24 is a perspective view showing a configuration near the clutch shaft, and FIG. 25 is a perspective view showing a configuration near the crankshaft.

これらの図に示すように、前後側板50,51の間にシリンダ53が支持され、そのシリンダ53内にピストン55が配設されて図21の左右方向に往復移動することは第1実施形態のエア吐出装置と同じである。また、シリンダ53の先端面にボス143が突設され、そのボス143内にエア吐出口145が設けられ、ピストン55の移動により圧縮されたシリンダ53内のエアがエア吐出口145からチューブ142を通って外部に吐出されることも同じである。   As shown in these drawings, a cylinder 53 is supported between the front and rear side plates 50, 51, and a piston 55 is disposed in the cylinder 53 and reciprocates in the left-right direction in FIG. 21 according to the first embodiment. It is the same as the air discharge device. Further, a boss 143 projects from the tip surface of the cylinder 53, and an air discharge port 145 is provided in the boss 143. The air in the cylinder 53 compressed by the movement of the piston 55 passes through the tube 142 from the air discharge port 145. It is the same that it is discharged to the outside through.

図21において、底板52上に突設されたモータブラケット205にモータ210が取り付けられている。モータ210は、本例ではDCサーボモータを用いている。モータ210の出力軸211には、ウォーム212が圧入連結されている。ウォーム212の先端部212aは、モータブラケット205と対向するように設けられているホルダ209に、軸受を介して支持されている。ウォーム212は、回転時にウォームホイール213からの反作用で下方向への曲げ力が加わるため、ホルダ209によってウォーム先端部を支えている。ウォームホイール213はウォーム212に噛み合わされており、モータ210駆動時にウォーム212によって回転されるが、後述するスプリングクラッチ203が切断された(クラッチが切られた)状態では軸202は回転せず、スプリングクラッチ203が連結された(クラッチが接続された)ときに軸202が回転する。   In FIG. 21, a motor 210 is attached to a motor bracket 205 protruding from the bottom plate 52. The motor 210 uses a DC servo motor in this example. A worm 212 is press-fitted to the output shaft 211 of the motor 210. The tip 212a of the worm 212 is supported by a holder 209 provided so as to face the motor bracket 205 via a bearing. The worm 212 is supported by the holder 209 on the tip of the worm because a downward bending force is applied by the reaction from the worm wheel 213 during rotation. The worm wheel 213 is engaged with the worm 212 and is rotated by the worm 212 when the motor 210 is driven, but the shaft 202 does not rotate in a state where a spring clutch 203 described later is disengaged (the clutch is disengaged). When the clutch 203 is engaged (the clutch is engaged), the shaft 202 rotates.

なお、通常ウォームホイールとしてはウォームと相対して中央部分が凹んだ形状のギアが用いられるが、本実施例ではハスバ歯車を使用した。また、ウォームギア(ウォームとウォームホイール)を使用することにより、減速比を大きくとりトルクを稼ぐように構成している。   In addition, as a normal worm wheel, a gear having a shape in which a central portion is recessed relative to the worm is used, but a helical gear is used in this embodiment. Further, by using a worm gear (worm and worm wheel), the reduction ratio is increased to increase the torque.

図22及び図24に示すように、前後側板50,51間に軸202が軸受207を介して支持されている。軸202には、一回転クラッチであるスプリングクラッチ203が装着されている。また、この軸202(以下、クラッチ軸と記す)に対してウォームホイール213が、連結及び連結解除可能に装着支持されている。すなわち、スプリングクラッチ203に通電するとアーマチュア204が吸引され、内部にある爪(図示せず)が外れてウォームホイール213とクラッチ軸202が連結され、クラッチ軸202は回転する(モータ210駆動時)。クラッチ軸202が1回転し、再び爪の位置まで来ると、爪によってスプリングが広げられ、クラッチ軸202とウォームホイール213との連結が外れ、ウォームホイール213は空転する(クラッチ軸202は回転しない)。なお、スプリングクラッチ203への通電の時間は爪を外すための時間で、本例では100ms程度である。   As shown in FIGS. 22 and 24, the shaft 202 is supported between the front and rear side plates 50 and 51 via a bearing 207. A spring clutch 203 that is a one-rotation clutch is attached to the shaft 202. A worm wheel 213 is mounted and supported on the shaft 202 (hereinafter referred to as a clutch shaft) so as to be connected and disconnected. That is, when the spring clutch 203 is energized, the armature 204 is attracted, the claw (not shown) inside is removed, the worm wheel 213 and the clutch shaft 202 are connected, and the clutch shaft 202 rotates (when the motor 210 is driven). When the clutch shaft 202 rotates once and reaches the position of the pawl again, the spring is spread by the pawl, the clutch shaft 202 and the worm wheel 213 are disconnected, and the worm wheel 213 is idled (the clutch shaft 202 does not rotate). . The energization time for the spring clutch 203 is a time for removing the pawl, and is about 100 ms in this example.

クラッチ軸202の前側端部には、クラッチギア205が固定ネジ206によって装着固定されており、クラッチ軸202が回転するとクラッチギア205が回転する。クラッチ軸202の上方に位置してクランク軸201が、クラッチ軸202と平行に支持されている。このクランク軸201は、前側側板50と前側側板50に固定されたスリーブ219とに軸受を介して回転可能に支持されている。   A clutch gear 205 is attached and fixed to a front end portion of the clutch shaft 202 by a fixing screw 206. When the clutch shaft 202 rotates, the clutch gear 205 rotates. A crankshaft 201 positioned above the clutch shaft 202 is supported in parallel with the clutch shaft 202. The crankshaft 201 is rotatably supported by a front side plate 50 and a sleeve 219 fixed to the front side plate 50 via a bearing.

図22及び図25に示すように、クランク軸201の前側端部にはクランクギア220が固定ネジ214によって装着固定されている。クランク軸201の反対側(奥側)端部にはクランク板215が装着固定されている。クランク板215はクランク軸201と一体的に形成しても良い。クランク板215にはネジ穴215aが設けられており、ネジ218でクランクレバー217をベアリング207及びカラー216を介してクランク板215と連結している。   As shown in FIGS. 22 and 25, a crank gear 220 is attached and fixed to the front end portion of the crankshaft 201 by a fixing screw 214. A crank plate 215 is attached and fixed to the opposite (back side) end of the crankshaft 201. The crank plate 215 may be formed integrally with the crank shaft 201. A screw hole 215 a is provided in the crank plate 215, and the crank lever 217 is connected to the crank plate 215 via a bearing 207 and a collar 216 by a screw 218.

クランクレバー217の他端には、図25に示されるように、ロッド72がベアリング207を介して嵌合され、Eリング208,208及びスペーサ227を介して抜け止めされている。ロッド72にはEリング208をセットする溝72aが2個所形成されている。ロッド72は、ピストン55と連結される部材である(図23参照)。このようにして、クランク板215に対して回転可能に取り付けたクランクレバー217の先端部に、ロッド72を介してピストン55が装着された構成となっている。したがって、図21において、クランク板215がクランク軸201を中心に回転すると、軸201から偏心して取り付けられたクランクレバー217がクランク運動をし、これによってピストン55がシリンダ53内を往復移動することとなる。   As shown in FIG. 25, the rod 72 is fitted to the other end of the crank lever 217 via a bearing 207 and is prevented from coming off via E-rings 208 and 208 and a spacer 227. In the rod 72, two grooves 72a for setting the E-ring 208 are formed. The rod 72 is a member connected to the piston 55 (see FIG. 23). In this way, the piston 55 is mounted via the rod 72 at the tip of the crank lever 217 that is rotatably attached to the crank plate 215. Therefore, in FIG. 21, when the crank plate 215 rotates around the crankshaft 201, the crank lever 217 attached eccentrically from the shaft 201 performs a crank motion, whereby the piston 55 reciprocates in the cylinder 53. Become.

クランク軸201の前側端部に装着されているクランクギア220(図22,25)が1回転するとクランクレバー217も1回転し、ピストン55が1往復する。なお、図21及び図23は、ピストン55がホームポジションに位置する状態を示している。ピストン55が上死点(シリンダ容積が最小となる圧縮位置)に位置する状態を図26に示す。   When the crank gear 220 (FIGS. 22 and 25) attached to the front end of the crankshaft 201 makes one revolution, the crank lever 217 also makes one revolution and the piston 55 makes one reciprocation. 21 and 23 show a state where the piston 55 is located at the home position. FIG. 26 shows a state where the piston 55 is located at the top dead center (compression position where the cylinder volume is minimized).

ところで、クランク運動に際してクランクレバー217がクランク軸201を横切るため、クランク軸201は前後側板50,51で支持することができない。そこで本実施例では、スリーブ219を用いてクランク軸201を前側側板50に片持ち支持させている。本構成では、スリーブ219を用いることにより、クランク軸201を支える前後軸受(図22)間の距離を長く取り、安定して支持できるようにしている。   Incidentally, since the crank lever 217 crosses the crankshaft 201 during the crank motion, the crankshaft 201 cannot be supported by the front and rear side plates 50 and 51. Therefore, in this embodiment, the crankshaft 201 is cantilevered on the front side plate 50 using the sleeve 219. In this configuration, by using the sleeve 219, a long distance is provided between the front and rear bearings (FIG. 22) that support the crankshaft 201 so that the crankshaft 201 can be stably supported.

図25に示すように、クランクギア220には複数(本例では3つ)の長穴220aが設けられており、該長穴220aを通してネジ226でカム板221をクランクギア220に固定している。ネジ固定用の穴を長穴とすることにより、カム板221の位置を変更することができ、これにより、エアの吐出タイミングを変更可能に構成している。   As shown in FIG. 25, the crank gear 220 is provided with a plurality (three in this example) of elongated holes 220a, and the cam plate 221 is fixed to the crank gear 220 with screws 226 through the elongated holes 220a. . By making the screw fixing hole a long hole, the position of the cam plate 221 can be changed, whereby the air discharge timing can be changed.

図27及び図28に示すように、前側側板50の外側(手前側)には、リンクレバー222が軸224により回転(揺動)可能に軸支されている。細長い板状の部材であるリンクレバー222の一方側端部には、カムフォロワとなるコロ223が軸支されている。リンクレバー222は、側板50に一端部を係止された付勢部材であるコイルスプリング225によって図中時計回り方向の付勢力を与えられており、カムフォロワであるコロ223をカム板221の端面に当接させている。   As shown in FIGS. 27 and 28, a link lever 222 is pivotally supported by a shaft 224 on the outer side (near side) of the front side plate 50 so as to be rotatable (swingable). A roller 223 serving as a cam follower is pivotally supported at one end of the link lever 222 which is an elongated plate-like member. The link lever 222 is given a biasing force in the clockwise direction in the figure by a coil spring 225 which is a biasing member whose one end is locked to the side plate 50, and the roller 223 which is a cam follower is attached to the end surface of the cam plate 221. It is in contact.

このような構成により、クラッチ軸202が回転してクラッチギア205が図中時計回りに回転すると、クラッチギア205に噛み合わされているクランクギア220及びクランクギア220に固定されたカム板221が図中反時計回りに回動する。それに伴い、コロ223がカム板221の端面に当接しながら転動し、リンクレバー222が軸224を中心に揺動する。   With such a configuration, when the clutch shaft 202 rotates and the clutch gear 205 rotates clockwise in the figure, the crank gear 220 meshed with the clutch gear 205 and the cam plate 221 fixed to the crank gear 220 are shown in the figure. Turn counterclockwise. Accordingly, the roller 223 rolls while contacting the end surface of the cam plate 221, and the link lever 222 swings about the shaft 224.

図23に示されるように、ボス143を貫通して設けられたエア吐出口145の開放と閉鎖を切り替える切替軸135の端部には円板部材134が固定されており、その円板部材134の端面に係合ピン139が突設されている。図27,28に戻り、リンクレバー222の他方側端部には、上記係合ピン139に係合する係合部222aが形成されており、該係合部222aが係合ピン139に係合されている。   As shown in FIG. 23, a disk member 134 is fixed to the end of the switching shaft 135 that switches between opening and closing of the air discharge port 145 provided through the boss 143, and the disk member 134. An engagement pin 139 protrudes from the end surface of the first projection. Returning to FIGS. 27 and 28, an engaging portion 222 a that engages with the engaging pin 139 is formed at the other end portion of the link lever 222, and the engaging portion 222 a engages with the engaging pin 139. Has been.

図27は、ピストン55がホームポジションに位置する状態であり、このとき、カムフォロワであるコロ223がカム板221の小径円弧部221aに当接している。この状態では、上記円板部材134の係合ピン139は、図27において右斜め上の角度に位置しており、この状態でエア吐出口145は閉鎖されている。カム板221が所定の角度だけ回転する範囲では、コロ223はカム板221の小径円弧部221aを摺動し、エア吐出口145の閉鎖状態が維持される。   FIG. 27 shows a state where the piston 55 is located at the home position. At this time, the roller 223 which is a cam follower is in contact with the small-diameter arc portion 221 a of the cam plate 221. In this state, the engagement pin 139 of the disk member 134 is located at an angle on the upper right in FIG. 27, and in this state, the air discharge port 145 is closed. In a range in which the cam plate 221 rotates by a predetermined angle, the roller 223 slides on the small-diameter arc portion 221a of the cam plate 221 and the air discharge port 145 is kept closed.

コロ223がカム板221の小径円弧部221aから外れて直線部221bに移行することで、コロ223が次第に押し上げられ、リンクレバー222は図中反時計回りに回動していく。これにより、リンクレバー先端の係合部222aが次第に下方に移動し、係合ピン139を押し下げることで、円板部材134を図中時計回りに回転させる。そして、図28に示すように、コロ223がカム板221の大径円弧部221cに当接したところが、リンクレバー222の最大回動範囲であり、先端の係合部222aが再下端に移動した状態となる。このとき、円板部材134の係合ピン139は、図28において右斜め下の角度に位置しており、この状態でエア吐出口145は最大開放状態となる。図28は、ピストン55が上死点(シリンダ容積が最小となる圧縮位置)に位置する状態を示している。   When the roller 223 moves away from the small-diameter arc portion 221a of the cam plate 221 and shifts to the linear portion 221b, the roller 223 is gradually pushed up, and the link lever 222 rotates counterclockwise in the drawing. As a result, the engaging portion 222a at the distal end of the link lever gradually moves downward and pushes down the engaging pin 139, thereby rotating the disk member 134 clockwise in the figure. And as shown in FIG. 28, the place where the roller 223 abuts on the large-diameter arc portion 221c of the cam plate 221 is the maximum rotation range of the link lever 222, and the engagement portion 222a at the tip has moved to the lower end again. It becomes a state. At this time, the engagement pin 139 of the disk member 134 is located at an angle that is obliquely lower right in FIG. 28, and in this state, the air discharge port 145 is in the maximum open state. FIG. 28 shows a state in which the piston 55 is located at the top dead center (compression position where the cylinder volume is minimized).

図27のホームポジション位置からカム板221が回転するとき、コロ223がカム板221の小径円弧部221aに摺動している範囲ではエア吐出口145の閉鎖状態が維持されるので、ピストン55の移動に伴ってシリンダ53内の圧力が高まってくる。カム板221の回転に伴ってコロ223はカム板221の大径円弧部221cに移行するが、コロ223が小径円弧部221aから大径円弧部221cに移動するカム板221の回転角度は、ピストン55の移動距離にすると僅かであり、したがって、ごく短時間の間にエア吐出口145が閉鎖状態から開放状態に変化することになる。そのため、シリンダ内で高められていたエアの圧力が一気に開放され、エア吐出口145から勢い良くエアが吐出される。   When the cam plate 221 rotates from the home position position of FIG. 27, the air discharge port 145 is kept closed in the range where the roller 223 slides on the small-diameter arc portion 221a of the cam plate 221, so that the piston 55 Along with the movement, the pressure in the cylinder 53 increases. As the cam plate 221 rotates, the roller 223 moves to the large-diameter arc portion 221c of the cam plate 221, but the rotation angle of the cam plate 221 in which the roller 223 moves from the small-diameter arc portion 221a to the large-diameter arc portion 221c Therefore, the air discharge port 145 changes from the closed state to the open state in a very short time. For this reason, the pressure of the air that has been increased in the cylinder is released at once, and the air is discharged from the air discharge port 145 with great force.

ピストン55が最大圧縮位置からホームポジションに戻る過程で、カム板221は図28の状態からさらに回転し(図中反時計回り)、これによりリンクレバー222は逆方向(図中時計回り)に回動してエア吐出口145が閉鎖される。このとき、円板部材134は、図示しない反時計方向の戻しスプリングによって反時計方向に回転する。コロ223がカム板221の小径円弧部221aに摺動する範囲では、エア吐出口145の閉鎖状態が維持される。なお、本実施例では、クラッチギア205とクランクギア220は同じ歯数であり、クラッチ軸202が1回転するとクランク軸201も1回転し、ピストン55が1往復する。   In the process in which the piston 55 returns from the maximum compression position to the home position, the cam plate 221 further rotates from the state shown in FIG. 28 (counterclockwise in the figure), whereby the link lever 222 rotates in the reverse direction (clockwise in the figure). The air discharge port 145 is closed by moving. At this time, the disk member 134 is rotated counterclockwise by a counterclockwise return spring (not shown). In the range where the roller 223 slides on the small-diameter arc portion 221a of the cam plate 221, the closed state of the air discharge port 145 is maintained. In this embodiment, the clutch gear 205 and the crank gear 220 have the same number of teeth. When the clutch shaft 202 makes one revolution, the crankshaft 201 also makes one revolution and the piston 55 makes one reciprocation.

本第2実施形態においては、カム板221の形状を変えることにより、エア吐出タイミングを変えることが可能である。また、カム板221の角度(回転方向の位置)を変えることによってもエア吐出タイミングを変えることが可能である。上述したように、長穴220aを用いてカム板221をクランクギア220に固定しているので、カム板221の角度の微調整を容易に行なうことができる。   In the second embodiment, the air discharge timing can be changed by changing the shape of the cam plate 221. The air discharge timing can also be changed by changing the angle (position in the rotational direction) of the cam plate 221. As described above, since the cam plate 221 is fixed to the crank gear 220 using the elongated hole 220a, the angle of the cam plate 221 can be easily finely adjusted.

次に、エア吐出装置の第3実施形態について説明する。
上記説明した第1実施形態のエア吐出装置は、パルスモータの回転方向を切り換えてピストン55を往復移動させていた。また、上記説明した第2実施形態のエア吐出装置は、DCサーボモータを使用し、クラッチを用いて回転と停止を切り換えていた。これに対し、本第3実施形態のエア吐出装置は、パルスモータを一方向回転で使用し、且つ、クラッチを用いずに回転と停止を切り換え可能に構成したものである。
Next, a third embodiment of the air discharge device will be described.
In the air discharge device according to the first embodiment described above, the piston 55 is reciprocated by switching the rotation direction of the pulse motor. The air discharge device of the second embodiment described above uses a DC servo motor and switches between rotation and stop using a clutch. On the other hand, the air discharge device of the third embodiment is configured to use a pulse motor in one-way rotation and switch between rotation and stop without using a clutch.

図29は、エア吐出装置の第3実施形態を示す正面図である。また、図30は、そのエア吐出装置の平断面図である。また、図31は、エア吐出装置の側面方向から見た縦断面図で、図29の右方向から見たものである。さらに、図32は、正面方向からの縦断面図で、ピストンが最大圧縮位置に移動した状態を示している。また、図33は、正面方向からの縦断面図で、ピストンが最大圧縮位置に移動したときの状態を示している。また、図34は、ピストンが最大圧縮位置にあるときの外観を示す正面図である。なお、図29は、ピストンが最大膨張位置にあるときの外観を示している。そして、図35は、シリンダ近辺の分解斜視図である。さらに、図36は、クランク機構を示す分解斜視図である。   FIG. 29 is a front view showing a third embodiment of the air ejection device. FIG. 30 is a plan sectional view of the air discharge device. FIG. 31 is a longitudinal sectional view as seen from the side surface direction of the air discharge device, and is seen from the right direction of FIG. Furthermore, FIG. 32 is a longitudinal sectional view from the front direction, showing a state where the piston has moved to the maximum compression position. FIG. 33 is a longitudinal sectional view from the front direction, and shows a state when the piston moves to the maximum compression position. FIG. 34 is a front view showing an appearance when the piston is at the maximum compression position. FIG. 29 shows the appearance when the piston is in the maximum expansion position. FIG. 35 is an exploded perspective view of the vicinity of the cylinder. FIG. 36 is an exploded perspective view showing the crank mechanism.

これらの図に示すように、エア吐出装置500は装置筐体を構成する前後側板50,51及び底板52を有している。その前後側板50,51の間にはシリンダ53が配置されている。シリンダ53先端部の外径とシリンダヘッド54の内径にはそれぞれネジが形成されており、シリンダ53の先端にシリンダヘッド54がネジ固定される。図30に両者のネジ固定部を符号200で示す。また、シリンダ53内にはピストン55が配設されている。シリンダ53及びピストン55は本例では円筒形である。シリンダヘッド54の先端面にはボス143が突設されている。このボス143内には、シリンダ内部のエアを吐出させるエア吐出口145が設けられており、そのエア吐出口145の先端部には図示しないチューブがはめ込まれる。ピストン55は後述する機構によりシリンダ53内を往復移動し、そのピストン55の移動により圧縮されたシリンダ53内のエアは、エア吐出口145から外部に吐出される。以下、エア吐出装置500の構成と動作について詳しく説明する。   As shown in these drawings, the air discharge device 500 has front and rear side plates 50 and 51 and a bottom plate 52 constituting the device casing. A cylinder 53 is disposed between the front and rear side plates 50 and 51. Screws are respectively formed on the outer diameter of the tip of the cylinder 53 and the inner diameter of the cylinder head 54, and the cylinder head 54 is screwed to the tip of the cylinder 53. In FIG. 30, reference numeral 200 represents both screw fixing portions. A piston 55 is disposed in the cylinder 53. The cylinder 53 and the piston 55 are cylindrical in this example. A boss 143 projects from the tip surface of the cylinder head 54. An air discharge port 145 for discharging air inside the cylinder is provided in the boss 143, and a tube (not shown) is fitted at the tip of the air discharge port 145. The piston 55 reciprocates in the cylinder 53 by a mechanism described later, and the air in the cylinder 53 compressed by the movement of the piston 55 is discharged to the outside from the air discharge port 145. Hereinafter, the configuration and operation of the air discharge device 500 will be described in detail.

底板52上にモータ110が取り付けられている。モータ110は、本例ではパルスモータ(ステッピングモータ)を用いている。モータ110の出力軸111には第一プーリ112が固定されている。また、底板52上にブラケット80が立設され、そのブラケット80と前側板50との間にクランクディスク81が軸受けを介して回転可能に支持されている。クランクディスク81の軸81a(図31)には第二プーリ90が固定されている。そして、第一プーリ112と第二プーリ90の間にはタイミングベルト113(図30)が掛け渡され、モータ110の回転をクランクディスク81に伝達する。なお、本例ではクランクディスク81と軸81aは一体構成であるが、別部材として、軸部材にクランクディスクを装着固定する構成でも良い。   A motor 110 is attached on the bottom plate 52. As the motor 110, a pulse motor (stepping motor) is used in this example. A first pulley 112 is fixed to the output shaft 111 of the motor 110. A bracket 80 is erected on the bottom plate 52, and a crank disk 81 is rotatably supported between the bracket 80 and the front side plate 50 via a bearing. A second pulley 90 is fixed to the shaft 81 a (FIG. 31) of the crank disk 81. A timing belt 113 (FIG. 30) is stretched between the first pulley 112 and the second pulley 90, and the rotation of the motor 110 is transmitted to the crank disk 81. In this example, the crank disk 81 and the shaft 81a are integrated, but a structure in which the crank disk is mounted and fixed to the shaft member may be used as a separate member.

図36に示すように、クランクディスク81の偏心した位置にネジ穴81bが設けられており、ネジ83でクランクレバー86をベアリング84及びカラー85を介してクランクディスク81と連結している。クランクレバー86の他端には、ロッド72がベアリング87を介して嵌合され、Eリング88,88及びスペーサ89,89を介して抜け止めされている。ロッド72にはEリング88をセットする溝72aが2個所形成されている。ロッド72は、ピストン55と連結される部材である(図30参照)。このようにして、クランクディスク81に対して回転可能に取り付けたクランクレバー86の先端部に、ロッド72を介してピストン55が装着された構成となっている。したがって、図32において、クランクディスク81が軸81aを中心に回転すると、軸から偏心して取り付けられたクランクレバー86がクランク運動をし、これによってピストン55がシリンダ53内を往復移動することとなる。   As shown in FIG. 36, a screw hole 81 b is provided at an eccentric position of the crank disk 81, and the crank lever 86 is connected to the crank disk 81 via a bearing 84 and a collar 85 by a screw 83. A rod 72 is fitted to the other end of the crank lever 86 via a bearing 87 and is prevented from coming off via E rings 88 and 88 and spacers 89 and 89. In the rod 72, two grooves 72a for setting the E-ring 88 are formed. The rod 72 is a member connected to the piston 55 (see FIG. 30). In this manner, the piston 55 is mounted via the rod 72 at the tip of the crank lever 86 that is rotatably attached to the crank disk 81. Therefore, in FIG. 32, when the crank disk 81 rotates about the shaft 81a, the crank lever 86 attached eccentrically from the shaft performs a crank motion, and thereby the piston 55 reciprocates in the cylinder 53.

クランクディスク81が1回転するとクランクレバー86も1回転し、ピストン55が1往復する。本例ではシリンダ容積が最大となる下死点をホームポジション(HP)位置に設定しており、図32にピストン55がホームポジションに位置する状態を示す。また、シリンダ容積が最小となる圧縮位置が上死点であり、図33(及び図30)にピストン55が上死点に位置する状態を示す。   When the crank disk 81 rotates once, the crank lever 86 also rotates once, and the piston 55 reciprocates once. In this example, the bottom dead center at which the cylinder volume is maximum is set at the home position (HP) position, and FIG. 32 shows a state where the piston 55 is located at the home position. Further, the compression position where the cylinder volume is minimized is the top dead center, and FIG. 33 (and FIG. 30) shows a state where the piston 55 is located at the top dead center.

そして、クランクディスク81の周面にはフィラー82が凸設され、このフィラー82を検出するセンサ95が底板52上に配置される。センサ95は発光部と受光部を有しており、フィラー82がセンサ95の光を遮断することによって検出される。本例では、ピストン55がホームポジションに位置するとき(図32)、フィラー82の回動方向の先端がセンサ位置となるよう設定されている。   A filler 82 is projected on the peripheral surface of the crank disk 81, and a sensor 95 for detecting the filler 82 is disposed on the bottom plate 52. The sensor 95 has a light emitting part and a light receiving part, and is detected when the filler 82 blocks the light of the sensor 95. In this example, when the piston 55 is located at the home position (FIG. 32), the tip of the filler 82 in the rotational direction is set to be the sensor position.

ピストン55がホームポジションに停止している図32の状態から、モータ110に駆動信号が入力されると、モータ110は図において反時計回りに回転し、タイミングベルト213を介してクランクディスク81を同方向に回転させる。クランクディスク81の回転はクランクレバー86に伝わり、クランクディスク81が1/2回転すると、ピストン55は圧縮及びエア吐出工程を終了して上死点に移動する。ピストンが上死点に位置する状態を図30および図33に示す。   When the drive signal is input to the motor 110 from the state shown in FIG. 32 in which the piston 55 is stopped at the home position, the motor 110 rotates counterclockwise in the drawing, and the crank disk 81 is connected via the timing belt 213. Rotate in the direction. The rotation of the crank disk 81 is transmitted to the crank lever 86, and when the crank disk 81 rotates 1/2, the piston 55 ends the compression and air discharge process and moves to the top dead center. The state where the piston is located at the top dead center is shown in FIGS.

更にクランクディスク81が回転することでピストン55は戻り工程に移行し、クランクディスク81のフィラー82がセンサ光を遮蔽するとセンサ95の出力が変化し、それを検出してモータ110を停止させる。このようにして、エアポンプの1工程が行われる。そのエアポンプの1工程を連続して繰り返すことによりエアが断続的に続けて吐出される。たとえばピストン55を毎分約120往復という高速で駆動し、画像形成装置における用紙のエア分離に用いることができる。   Further, when the crank disk 81 rotates, the piston 55 shifts to a return process. When the filler 82 of the crank disk 81 blocks the sensor light, the output of the sensor 95 changes, and the motor 110 is stopped by detecting this change. In this way, one step of the air pump is performed. By repeating one step of the air pump continuously, air is intermittently discharged. For example, the piston 55 can be driven at a high speed of about 120 reciprocations per minute and used for air separation of paper in the image forming apparatus.

なお、ピストン55はクランクレバー86を介してクランクディスク81に連結されているため、センサ95がフィラー82を検出することによって、ピストン位置を検出できることになる。すなわち、本例では、ピストン55がホームポジション(下死点)に戻ってきたときにセンサ95がフィラー82を検出する。   Since the piston 55 is connected to the crank disk 81 via the crank lever 86, the piston position can be detected when the sensor 95 detects the filler 82. That is, in this example, the sensor 95 detects the filler 82 when the piston 55 returns to the home position (bottom dead center).

ところで、ピストンが圧縮方向に移動する際にシリンダ内にエアを溜めておかずにピストン移動とともにそのままエアを吐出させてしまうと、吐出圧を高くすることができず、勢い良くエアを吐出することができない。そこで、本例のエア吐出装置においては、シリンダ53のエア吐出口(吐出開口)141に開閉部材(シャッタ部材)を設け、所定のタイミングで開閉部材を開放する(所定のタイミングになるまで開閉部材を閉じておく)ように構成することで、吐出圧を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。   By the way, when the piston moves in the compression direction, if the air is discharged as it is without accumulating air in the cylinder, the discharge pressure cannot be increased, and the air can be discharged vigorously. Can not. Therefore, in the air discharge device of this example, an open / close member (shutter member) is provided at the air discharge port (discharge opening) 141 of the cylinder 53, and the open / close member is opened at a predetermined timing (the open / close member until the predetermined timing is reached). Is configured so that air can be discharged vigorously by increasing the discharge pressure.

図35に示すように、エア吐出口145が設けられているボス143には、エア吐出口145と交差して(本例では直交するように)貫通穴(本例では円形断面)144が設けられている。その貫通穴144には円筒形断面の切替軸135(開閉部材)が挿入されている。切替軸135は、シリンダヘッド54に突設された突起部137にはめ込まれた軸受(図示せず)と貫通穴144とに挿入されて回転可能に支持される。図37に示すように、切替軸135の一端(奥側端部)にはEリングが装着され、他端(前側端部)には円板部材134が固定されることによって、切替軸135の抜け止めと軸方向の位置決めがなされている。切替軸135のエア吐出口145に相当する位置には、平板カット部136が設けられている。平板カット部136は、円筒形の切替軸135の周面の一部を切り欠いて平板状に設けたものであり、本例では、平板部が軸心を通る平面(直径方向の平板)となるように、平板部の両側を同じ形状で切り欠いたものである。この平板カット部136が図32に示すように鉛直方向に向いた状態では、平板カット部136がエア吐出口145を塞ぎ、シリンダ53内のエアはエア吐出口145から出ることはできない。そして、図33に示すように平板カット部136が水平方向を向くと、エア吐出口145が開放され、シリンダ53内のエアは平板部の両側を通ってエア吐出口145から出ることができる。   As shown in FIG. 35, the boss 143 provided with the air discharge port 145 is provided with a through-hole (circular cross section in this example) 144 crossing the air discharge port 145 (in this example, orthogonal). It has been. A switching shaft 135 (opening / closing member) having a cylindrical cross section is inserted into the through hole 144. The switching shaft 135 is inserted into a bearing (not shown) fitted into a projection 137 projecting from the cylinder head 54 and a through hole 144 and is rotatably supported. As shown in FIG. 37, an E-ring is attached to one end (back end) of the switching shaft 135, and a disk member 134 is fixed to the other end (front end). Retaining and axial positioning are made. A flat plate cutting portion 136 is provided at a position corresponding to the air discharge port 145 of the switching shaft 135. The flat plate cutting portion 136 is formed by cutting out a part of the circumferential surface of the cylindrical switching shaft 135 and is provided in a flat plate shape. In this example, the flat plate portion has a flat surface (diameter flat plate) passing through the axis. As shown, both sides of the flat plate portion are cut out in the same shape. In a state where the flat plate cut portion 136 is oriented in the vertical direction as shown in FIG. 32, the flat plate cut portion 136 closes the air discharge port 145, and the air in the cylinder 53 cannot exit from the air discharge port 145. Then, as shown in FIG. 33, when the flat plate cut portion 136 faces in the horizontal direction, the air discharge port 145 is opened, and the air in the cylinder 53 can exit from the air discharge port 145 through both sides of the flat plate portion.

本例では、切替軸135を90度回転させることにより、平板カット部136の向きを鉛直方向と水平方向とに切り替え、エア吐出口145の閉鎖と開放とを切り替えるように構成している。また、次に説明するシャッタ開閉機構により、そのエア吐出口145の閉鎖と開放の切り替え(すなわち切替軸135を90度回転させること)を所定のタイミングで切り替えることによって、所定のタイミングになるまでエア吐出口145を閉鎖させておき、シリンダ内部の圧力を高めて勢い良くエアを吐出できるように構成している。   In this example, by rotating the switching shaft 135 by 90 degrees, the orientation of the flat plate cutting portion 136 is switched between the vertical direction and the horizontal direction, and the air discharge port 145 is switched between closing and opening. Further, the shutter opening / closing mechanism described below is used to switch between closing and opening of the air discharge port 145 (that is, rotating the switching shaft 135 by 90 degrees) at a predetermined timing, so that the air is discharged until the predetermined timing is reached. The discharge port 145 is closed, and the pressure inside the cylinder is increased so that air can be discharged vigorously.

図30及び図36に示すように、前側の側板50の外部に位置するように、クランクディスク81の軸81aの先端にはカム板131がネジ止め固定されている。カム板131は、図38に示すように扇形の形状をしており、外周円弧部131a,第一直線部131b,内周円弧部131c及び第二直線部131dを有している。各部の接続部はR形状に(曲線状に)形成すると、後述するカムフォロワ(コロ142)の動きを滑らかにすることができるので好ましい。なお、第二直線部131dは内周円弧部131cの接線となるように設けられている。図38については後述する。   As shown in FIGS. 30 and 36, a cam plate 131 is screwed to the tip of the shaft 81a of the crank disk 81 so as to be located outside the front side plate 50. As shown in FIG. 38, the cam plate 131 has a sector shape, and has an outer peripheral arc portion 131a, a first straight portion 131b, an inner peripheral arc portion 131c, and a second straight portion 131d. It is preferable to form the connecting portion of each portion in an R shape (in a curved shape) because the movement of a cam follower (roller 142) described later can be made smooth. The second straight portion 131d is provided so as to be tangent to the inner circumferential arc portion 131c. FIG. 38 will be described later.

また、図30に示すように、前側の側板50の外側面には軸140が凸設固定されている。その軸140に対し、リンクレバー141が回転可能に軸支されている。リンクレバー141は図29に示すように長細い板状の部材であり、一方側端部にはカムフォロワとなるコロ142が軸支されている。また、リンクレバー141の他方側端部は、段付きネジとして構成された係合ピン139を介して円板部材134の端面に係合されている。   Further, as shown in FIG. 30, a shaft 140 is protruded and fixed to the outer surface of the front side plate 50. A link lever 141 is rotatably supported on the shaft 140. The link lever 141 is a long and thin plate-shaped member as shown in FIG. 29, and a roller 142 serving as a cam follower is pivotally supported at one end portion. The other end of the link lever 141 is engaged with the end surface of the disk member 134 via an engagement pin 139 configured as a stepped screw.

リンクレバー141と前側側板50との間に引張りスプリング157が架設され、コロ142をカム板131の周面に押し付けるようにリンクレバー141を付勢している。これにより、カム板131の回動に従ってコロ142が移動され、リンクレバー141が揺動する。そして、リンクレバー141の揺動により、係合ピン139を介して円板部材134が回転される。   A tension spring 157 is installed between the link lever 141 and the front side plate 50 to urge the link lever 141 so as to press the roller 142 against the peripheral surface of the cam plate 131. Accordingly, the roller 142 is moved according to the rotation of the cam plate 131, and the link lever 141 is swung. Then, the disk member 134 is rotated via the engagement pin 139 by the swinging of the link lever 141.

図38は、シャッタ開閉機構の動作説明図である。
図38(a)はエア吐出装置のピストン55がホームポジションに位置するときのシャッタ開閉機構の状態を示している。このとき、切替軸135に設けた平板カット部136が鉛直方向に向いて上述したエア吐出口145を閉鎖している(図32の状態)。この状態から、クランクディスク81が図32において反時計回りに回転することによってピストン55が圧縮方向に移動するので、カム板131も図38(a)の状態から反時計回りに回動する。外周円弧部131aがコロ142に摺動している範囲では(図38(b)に示す位置までは)、カムフォロワであるコロ142の位置が変化しないためリンクレバー141は動かず、円板部材134も回転しないため、エア吐出口145は閉鎖されたままである。そのため、ピストン55の移動に伴ってシリンダ53内の圧力が高まってくる。
FIG. 38 is an explanatory diagram of the operation of the shutter opening / closing mechanism.
FIG. 38A shows a state of the shutter opening / closing mechanism when the piston 55 of the air discharge device is located at the home position. At this time, the flat plate cutting portion 136 provided on the switching shaft 135 is directed in the vertical direction to close the air discharge port 145 described above (state shown in FIG. 32). From this state, when the crank disk 81 rotates counterclockwise in FIG. 32, the piston 55 moves in the compression direction, so the cam plate 131 also rotates counterclockwise from the state of FIG. In the range in which the outer circumferential arc 131a slides on the roller 142 (up to the position shown in FIG. 38B), the position of the roller 142 as the cam follower does not change, so the link lever 141 does not move and the disk member 134 is moved. Since the air does not rotate, the air discharge port 145 remains closed. Therefore, the pressure in the cylinder 53 increases as the piston 55 moves.

そして、図38(b)に示す位置からカム板131がさらに回転し、コロ142が外周円弧部131aから外れる(第一直線部131bと摺接する)と、スプリング157の付勢力によってリンクレバー141が時計回りに回動する。そして、コロ142が内周円弧部131cに達すると、図38(c)に示すように、リンクレバー141がほぼ水平状態となる。このリンクレバー141の回動により、円板部材134が図中反時計回りに回転し、円板部材134が装着固定されている切替軸135(とその平板カット部136)も回転し、図38(c)に示すように、平板カット部136が水平となってエア吐出口145が開放される。コロ142が外周円弧部131aから外れて直線部131bを介して内周円弧部131cに達するまでのカム板131の回転角度は、ピストン55の移動距離にすると僅かであり、したがって、ごく短時間の間にエア吐出口145が閉鎖状態から開放状態に変化することになる。そのため、シリンダ内で高められていたエアの圧力が一気に開放され、エア吐出口145から勢い良くエアが吐出される。   Then, when the cam plate 131 further rotates from the position shown in FIG. 38B and the roller 142 is disengaged from the outer circumferential arc portion 131a (slidably contacted with the first straight portion 131b), the link lever 141 is turned by the biasing force of the spring 157. Rotate around. Then, when the roller 142 reaches the inner circumferential arc portion 131c, the link lever 141 becomes substantially horizontal as shown in FIG. 38 (c). By the rotation of the link lever 141, the disk member 134 rotates counterclockwise in the figure, and the switching shaft 135 (and its flat plate cutting portion 136) on which the disk member 134 is mounted and fixed also rotates. As shown in (c), the flat plate cut portion 136 is horizontal and the air discharge port 145 is opened. The rotation angle of the cam plate 131 until the roller 142 is removed from the outer circumferential arc portion 131a and reaches the inner circumferential arc portion 131c via the straight line portion 131b is small when the movement distance of the piston 55 is set. In the meantime, the air discharge port 145 changes from the closed state to the open state. For this reason, the pressure of the air that has been increased in the cylinder is released at once, and the air is discharged from the air discharge port 145 with great force.

図38(d)は、ピストン55が最大圧縮位置(上死点)に達したときの状態を示すものである。コロ142が内周円弧部131cに摺動している範囲では、リンクレバー141は回動せず、エア吐出口145は開放状態を維持される。図38(d)の状態からさらにクランクディスク81及びカム板131が回転し、コロ142が第二直線部131dに摺動すると、コロ142が次第に押し上げられ、リンクレバー241が図中反時計回りに回動することによってリンクレバー141の他端部が押し下げられ、円板部材134が図中時計回りに回転してエア吐出口145が次第に閉鎖されていく。上記したように第二直線部131dは内周円弧部131cの接線となるように設けられているので、コロ142が内周円弧部131cから第二直線部131dに移行する際に、滑らかにコロ142が押し上げられる。   FIG. 38D shows a state when the piston 55 reaches the maximum compression position (top dead center). In a range where the roller 142 slides on the inner circumferential arc portion 131c, the link lever 141 does not rotate and the air discharge port 145 is maintained in an open state. When the crank disk 81 and the cam plate 131 further rotate from the state of FIG. 38D and the roller 142 slides on the second linear portion 131d, the roller 142 is gradually pushed up, and the link lever 241 rotates counterclockwise in the drawing. By rotating, the other end of the link lever 141 is pushed down, the disk member 134 rotates clockwise in the figure, and the air discharge port 145 is gradually closed. As described above, the second straight portion 131d is provided so as to be tangent to the inner circumferential arc portion 131c. Therefore, when the roller 142 moves from the inner circumferential arc portion 131c to the second linear portion 131d, the second linear portion 131d smoothly collides. 142 is pushed up.

そして、コロ142が外周円弧部131aに移行したときにエア吐出口145は完全に閉鎖される。図38(e)はピストンの戻り工程でエアー吸入の開始状態である。図38(e)の状態からクランクディスク81及びカム板131はさらに図中反時計回りに回転し、ピストン55がホームポジションに戻ったときに図38(a)の状態となる。エア吐出口145が閉鎖された後、コロ142が外周円弧部131aに摺動している範囲では、エア吐出口145の閉鎖状態が維持される。   And when the roller 142 transfers to the outer periphery circular arc part 131a, the air discharge port 145 is completely closed. FIG. 38 (e) shows a start state of air suction in the piston return process. From the state of FIG. 38 (e), the crank disk 81 and the cam plate 131 further rotate counterclockwise in the figure, and when the piston 55 returns to the home position, the state of FIG. 38 (a) is obtained. After the air discharge port 145 is closed, the closed state of the air discharge port 145 is maintained in a range where the roller 142 slides on the outer circumferential arc portion 131a.

このように、第3実施形態のエア吐出装置においては、ピストンと機械的に連結された開閉部材をエア吐出口に設け、その開閉部材(すなわちエア吐出口)を圧縮工程における所定のタイミングまで閉じておき上死点付近の短時間でエア吐出口を開放させることができるので、シリンダ内でエア圧力を高めることが可能となり、また、その圧力が高められたエアを一気に吐出させることができる。   Thus, in the air discharge device of the third embodiment, the open / close member mechanically connected to the piston is provided in the air discharge port, and the open / close member (that is, the air discharge port) is closed until a predetermined timing in the compression process. Since the air discharge port can be opened in a short time near the top dead center, the air pressure can be increased in the cylinder, and the air with the increased pressure can be discharged all at once.

また、本実施形態ではエアポンプの駆動源としてパルスモータを用いているが、そのモータ110は一方向回転であり、モータを逆転させることがないため、回転方向を切り換えるときの切換え負荷(逆方向負荷)が生じることが無く、モータ振動、騒音、起動トルク増大等を防ぐことができ、モータ寿命の低下を防止して長寿命なエア吐出装置を実現することができる。   In this embodiment, a pulse motor is used as a driving source of the air pump. However, since the motor 110 rotates in one direction and does not reverse the motor, a switching load (reverse load) is used when switching the rotation direction. ) Does not occur, motor vibration, noise, increase in starting torque, and the like can be prevented, and a long life air discharge device can be realized by preventing a decrease in motor life.

さらに、一回転クラッチを用いずに駆動と停止を繰り返すことができるため、クラッチ連結時の大きな負荷によりクラッチが寿命に達してしまう問題も無く、この面でも長寿命なエア吐出装置を実現することができる。   Furthermore, since driving and stopping can be repeated without using a single-rotation clutch, there is no problem that the clutch will reach the end of its life due to a large load when the clutch is engaged. Can do.

なお、モータの回転初期はエアー圧縮がない(初期では圧縮負荷はほとんど無視できる)ため、負荷は軽く、モータ軸に無理な負荷が加わることが無い。また、パルスモータを用いることで、回転速度はエアー吐出サイクルに応じて自由に設定することが可能となる。   In addition, since there is no air compression at the initial stage of rotation of the motor (the compression load is almost negligible in the initial stage), the load is light and an excessive load is not applied to the motor shaft. Further, by using a pulse motor, the rotation speed can be freely set according to the air discharge cycle.

ところで、上述したように本例のエア吐出装置は駆動源としてステッピングモータを用いているが、回転初期(ホームポジションからの移動初期)にはゆっくりとモータを立ち上げて駆動トルクを低く抑え、圧縮行程の所定の段階で回転速度を速めることで通常(回転速度一定の場合)と同じ周期での低トルク駆動を行なうこともできる。   By the way, as described above, the air discharge device of this example uses a stepping motor as a drive source, but at the initial stage of rotation (initial movement from the home position), the motor is slowly started up to keep the drive torque low and compressed. By increasing the rotational speed at a predetermined stage of the stroke, it is possible to perform low torque driving at the same cycle as usual (when the rotational speed is constant).

また、本例のエア吐出装置500においては、シリンダ53及びピストン55の材料として低摩擦素材を用いている。フッ素樹脂は高価であるため、低摩擦素材例えばポリアセタール樹脂にフッ素粉末を添加させた樹脂を用いても良い。これにより、滑り性および耐磨耗性を向上させ、長寿命化を図ることができる。   Further, in the air discharge device 500 of this example, a low friction material is used as the material of the cylinder 53 and the piston 55. Since the fluororesin is expensive, a resin obtained by adding fluorine powder to a low friction material such as polyacetal resin may be used. Thereby, slipperiness and abrasion resistance can be improved and a long life can be achieved.

次に、本発明に係るエア吐出装置を、画像形成装置の定着装置における用紙分離(エア分離)に適用した形態について図39〜図42を参照して説明する。
図39に示す定着装置15のユニットは、ベルト定着方式で構成されている。ベルト定着方式の狙いは、表面の熱容量を少なくして、スイッチON後、素早く温度上昇させることにある。更にベルト定着方式の狙いは、定着ローラの表面硬度を加圧ローラの表面硬度よりも柔らかくして(ゴム層を厚くする)、加圧ローラとのニップを出た用紙が下向きになるようにし、定着ローラ/定着ベルトからの分離性を向上させることにある。本例のように、用紙分離ユニットの分離能が十分なものであれば、定着ローラと加圧ローラの表面硬度を等しくして用紙を両ローラニップ部の接線方向に排出させるのもよい。
Next, an embodiment in which the air ejection device according to the present invention is applied to paper separation (air separation) in a fixing device of an image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 39 to 42.
The unit of the fixing device 15 shown in FIG. 39 is configured by a belt fixing method. The aim of the belt fixing system is to reduce the heat capacity of the surface and quickly raise the temperature after the switch is turned on. Furthermore, the aim of the belt fixing system is to make the surface hardness of the fixing roller softer than the surface hardness of the pressure roller (thicken the rubber layer) so that the paper that exits the nip with the pressure roller faces downward, It is to improve the separation from the fixing roller / fixing belt. As in this example, if the separation performance of the paper separation unit is sufficient, the surface hardness of the fixing roller and the pressure roller may be made equal to discharge the paper in the tangential direction of both roller nip portions.

加熱ローラ2に内蔵された3本のヒータ5で定着ベルト3の表面を加熱し、加熱された定着ベルト3が定着ローラ1と加圧ローラ10の間の定着ニップ部で未定着画像を加熱・加圧し、それにより画像を定着する。   The surface of the fixing belt 3 is heated by three heaters 5 built in the heating roller 2, and the heated fixing belt 3 heats an unfixed image at a fixing nip portion between the fixing roller 1 and the pressure roller 10. Pressurize to fix the image.

ここで定着ベルト3は、ポリイミドフィルムの基材をシリコーンゴムの表層で覆ったものである。定着ローラ1は、ローラ芯金4の上にゴム層6を構成してなるものである。定着ローラ1と加熱ローラ2とに掛け回された定着ベルト3はベルトテンション14で所定程度に張られている。加圧ローラ10は、芯金11の上にゴム層13を構成し、ヒータ12を内蔵している。ヒータ12の目的は、加圧ローラ10からも加熱して定着ニップ部の温度低下を防ぐことにある。ゴム層6,13の材質はシリコーンゴムで、耐熱性と画像の発色性を向上させる狙いを有する。互いのゴム厚さを変えて、つまり定着ローラ側のゴム厚を厚くして、定着ローラ側に食い込むように設定されている。   Here, the fixing belt 3 has a polyimide film base material covered with a surface layer of silicone rubber. The fixing roller 1 is formed by forming a rubber layer 6 on a roller cored bar 4. The fixing belt 3 wound around the fixing roller 1 and the heating roller 2 is stretched to a predetermined extent by a belt tension 14. The pressure roller 10 forms a rubber layer 13 on a core metal 11 and has a heater 12 built therein. The purpose of the heater 12 is to prevent the temperature of the fixing nip portion from being lowered by heating from the pressure roller 10. The rubber layers 6 and 13 are made of silicone rubber and have the aim of improving heat resistance and image coloring. The thickness of each rubber is changed, that is, the rubber thickness on the fixing roller side is increased, and the rubber thickness is set to bite into the fixing roller side.

本方式では定着ベルト3、加圧ローラ10とも表面はシリコーンゴムで、粘着性があるため、ベルト表面にシリコーンオイルを僅かに塗って用紙Pを剥がれ易くしている。定着ニップ部の上流側には、定着入口ガイド板7が配され、用紙Pを定着ニップ部に案内している。定着ニップ部を出た用紙Pは、用紙分離ユニット20の下面に案内されながら、排紙下ガイド9との間を通り抜けて、その後、排紙上ガイド8と排紙下ガイド9との間を通って排紙される。   In this method, the surfaces of both the fixing belt 3 and the pressure roller 10 are made of silicone rubber and are sticky. Therefore, a slight amount of silicone oil is applied to the surface of the belt so that the paper P is easily peeled off. On the upstream side of the fixing nip portion, a fixing inlet guide plate 7 is arranged to guide the paper P to the fixing nip portion. The paper P exiting the fixing nip portion passes between the paper discharge lower guide 9 while being guided by the lower surface of the paper separation unit 20, and then passes between the paper discharge upper guide 8 and the paper discharge lower guide 9. Are ejected.

図40は用紙分離ユニット20を拡大して示す断面図であり、図41は用紙分離ユニット20の斜視図である。用紙分離ユニット20のノズル本体21は、その内部に管路22が長手方向に延設されている。管路22は、用紙分離ユニット20の長手方向の中央部及び両端部付近の3ヶ所で分岐され、ノズル先端に向かう分岐管路23,24,25を設けている。各分岐管路23,24,25の先端は小径部として設けられ、エア吹き出し口となるノズル26,27,28を形成している。ノズル本体21の先端部は、図30から分かるように、先端が尖った鋭角な断面形状をしているが、その先端部に設けられたエア吹き出し口29は、各ノズル26,27,28から吐出されたエアの拡散を防いで効率良くエアが定着ニップに向かうように、ノズル本体21の先端部に設けた底面部21a及びノズル両側の壁面部21b,21bとで3方を囲ってガイドしている。また、管路22の一方側の端部はノズル本体21の端面に開口され、その管路22部にエアーチューブ142が嵌装されている。エアーチューブ142は、上述したエア吐出装置のエア吐出口145(が設けられているボス143)に接続され、エア吐出装置から供給されるエアを上記ノズル26,27,28から噴出させて定着ニップ部から出てくる用紙を分離(エア分離)させる。本例では、上記のように各ノズルからのエア吹き出し口29の3方を囲ってガイドしていることにより、各ノズルから吹き出されたエアが真っ直ぐにニップ部に向かい、強力な衝突力を発揮して用紙を確実に分離することができる。   FIG. 40 is an enlarged cross-sectional view of the paper separation unit 20, and FIG. 41 is a perspective view of the paper separation unit 20. The nozzle main body 21 of the paper separation unit 20 has a duct 22 extending in the longitudinal direction therein. The pipe line 22 is branched at three places near the center and both ends in the longitudinal direction of the sheet separating unit 20, and branch lines 23, 24, and 25 are provided toward the tip of the nozzle. The distal ends of the branch pipes 23, 24, 25 are provided as small-diameter portions and form nozzles 26, 27, 28 that serve as air outlets. As can be seen from FIG. 30, the tip of the nozzle body 21 has an acute cross-sectional shape with a sharp tip, and the air outlets 29 provided at the tip of each nozzle 26, 27, 28 The bottom surface portion 21a provided at the tip of the nozzle body 21 and the wall surface portions 21b and 21b on both sides of the nozzle are surrounded and guided so that the discharged air is prevented from diffusing and efficiently directed to the fixing nip. ing. Further, one end of the conduit 22 is opened at the end face of the nozzle body 21, and an air tube 142 is fitted into the conduit 22. The air tube 142 is connected to the air discharge port 145 (the boss 143 provided with) of the air discharge device described above, and the air supplied from the air discharge device is ejected from the nozzles 26, 27, 28 to fix the fixing nip. The paper coming out from the section is separated (air separation). In this example, as described above, the air blowing port 29 from each nozzle is surrounded and guided so that the air blown from each nozzle goes straight to the nip portion and exhibits a strong collision force. Thus, the paper can be reliably separated.

ところで、用紙の巻き付きは、定着ローラ側だけでなく加圧ローラ側に巻き付く場合もある。そのため、加圧ローラ10側にも用紙分離ユニット20を設けてエア分離を行うように構成しても良い。図42に、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット20を設けてエア分離を行う構成を示す。この、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット20を設けてエア分離を行う構成は、両面印刷時の用紙巻き付きの防止に特に有効である。両面印刷時には、先に定着した面が次の(裏面の)定着時に加圧ローラ側となるため、加圧ローラ側への巻き付きが起こりやすくなるが、加圧ローラ10側にも用紙分離ユニット20を設けてエア分離を行うことにより、この両面印刷時の用紙巻き付きを効果的に防止することができる。   Incidentally, the paper may be wound not only on the fixing roller side but also on the pressure roller side. For this reason, a paper separation unit 20 may be provided on the pressure roller 10 side to perform air separation. FIG. 42 shows a configuration in which the paper separation unit 20 is provided on both the fixing roller and the pressure roller to perform air separation. The configuration in which the paper separation unit 20 is provided on both the fixing roller and the pressure roller to perform air separation is particularly effective for preventing paper wrapping during double-sided printing. During double-sided printing, the surface that has been fixed first becomes the pressure roller side during the next (back side) fixing, and therefore the wrapping around the pressure roller side tends to occur. By providing the air separation, it is possible to effectively prevent paper wrapping during double-sided printing.

また、図39の構成では定着ローラ1側への巻き付きを防止するため、加圧ローラ10を定着ローラ1に食い込ませて、定着ローラ1側において分離性を高めるように構成しているが、定着ローラ及び加圧ローラ双方に用紙分離ユニット20を設けてエア分離を行う構成においては、定着ローラと加圧ローラを均等に変形させて接線方向に用紙を排出させる構成とすることができ、定着ニップにおける圧力バランスが取れてシワ等の発生も防止することができる。上述の本発明に係るエア吐出装置を用いて定着ローラ及び加圧ローラ双方に設けた用紙分離ユニット20にエアを供給するよう構成すれば、エア吐出装置が小型であるため、スペース的な制約が大きい画像形成装置においても定着ローラ及び加圧ローラ双方でエア分離が可能となり、より確実な分離を実現して用紙巻き付きによるジャムを未然に防止することができる。エア吐出装置の容量を適切に設定してやれば、1つのエア吐出装置で定着ローラ及び加圧ローラ双方の用紙分離ユニット20にエアを供給することができる。   Further, in the configuration of FIG. 39, in order to prevent wrapping around the fixing roller 1 side, the pressure roller 10 is made to bite into the fixing roller 1 and the separation property is improved on the fixing roller 1 side. In the configuration in which the paper separation unit 20 is provided in both the roller and the pressure roller to perform air separation, the fixing roller and the pressure roller can be uniformly deformed to discharge the paper in the tangential direction, and the fixing nip It is possible to prevent the occurrence of wrinkles and the like by maintaining the pressure balance. If air is supplied to the sheet separation unit 20 provided on both the fixing roller and the pressure roller using the above-described air discharge device according to the present invention, the air discharge device is small, so there is a space limitation. Even in a large image forming apparatus, air separation can be performed by both the fixing roller and the pressure roller, so that more reliable separation can be realized and jamming due to paper winding can be prevented in advance. If the capacity of the air ejection device is appropriately set, air can be supplied to the sheet separation unit 20 of both the fixing roller and the pressure roller with one air ejection device.

最後に、上記定着装置15を備えた画像形成装置の一例について説明する。
図43に示す画像形成装置は複写機として構成され、中央に複写機本体100、その下部にテーブル状に構成された給紙部200が配置され、複写機本体100の上方にスキャナ300、スキャナ300の上方に自動原稿搬送装置(ADF)400を配置している。
Finally, an example of an image forming apparatus including the fixing device 15 will be described.
The image forming apparatus shown in FIG. 43 is configured as a copying machine, in which a copying machine main body 100 is disposed at the center, and a sheet feeding unit 200 configured in a table shape is disposed below the copying machine main body 100. An automatic document feeder (ADF) 400 is disposed above the.

複写機本体100には、複数の支持ローラに巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト16が設けられている。この中間転写ベルト16は、図示していない駆動装置によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト16が矢印で示す図中時計回りに走行駆動される。このように走行する中間転写ベルト16の上部走行辺には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各作像ユニット18が横に並んで配置されている。すなわち、4つの画像形成手段18を並設してタンデム作像部を構成している。   The copying machine main body 100 is provided with an intermediate transfer belt 16 as an image carrier constituted by a flexible endless belt wound around a plurality of support rollers. The intermediate transfer belt 16 is rotationally driven by a driving device (not shown), whereby the intermediate transfer belt 16 is driven to run in the clockwise direction indicated by the arrow. Black, cyan, magenta, and yellow image forming units 18 are arranged side by side on the upper traveling side of the intermediate transfer belt 16 that travels in this manner. That is, the tandem image forming unit is configured by arranging the four image forming units 18 side by side.

4個の作像ユニット18は、中間転写ベルト16に接する潜像担持体としての感光体ドラム40を具備している。この感光体ドラム40の周りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム40が中間転写ベルト16に接する位置における中間転写ベルト16の内側には一次転写装置19が設けられている。本実施形態の場合、4個の作像ユニット18は同一構造に構成されているが、現像装置のトナーの色がブラック、シアン、マゼンタ、イエローの4色に異なっている。なお、図において一番右側の作像ユニット18のみに、現像装置60及びクリーニング装置70の符号を付して示してある。   The four image forming units 18 include a photosensitive drum 40 as a latent image carrier in contact with the intermediate transfer belt 16. Around the photosensitive drum 40, a charging device, a developing device, a cleaning device, a static eliminator, and the like are arranged. Further, a primary transfer is provided inside the intermediate transfer belt 16 at a position where the photosensitive drum 40 is in contact with the intermediate transfer belt 16. A device 19 is provided. In the present embodiment, the four image forming units 18 have the same structure, but the color of the toner of the developing device is different to four colors of black, cyan, magenta, and yellow. In the drawing, only the rightmost image forming unit 18 is shown with reference numerals of the developing device 60 and the cleaning device 70.

各作像ユニット18の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム表面に照射する露光装置21が配置され、このレーザ光は帯電装置と現像装置の間で感光体ドラムに照射される。   Above each image forming unit 18, an exposure device 21 that irradiates the surface of each photosensitive drum with light-modulated laser light is disposed, and this laser light is irradiated to the photosensitive drum between the charging device and the developing device. .

中間転写ベルト16を挟んで各作像ユニット18と反対の側には、2次転写装置39が設けられている。2次転写装置39は、図示例では、2つのローラ間に、無端ベルトである2次転写ベルトを巻き掛け、該ベルトが中間転写ベルト16を介して転写対向ローラに押し当てられるように配置されている。   A secondary transfer device 39 is provided on the side opposite to the image forming units 18 with the intermediate transfer belt 16 in between. In the illustrated example, the secondary transfer device 39 is arranged such that a secondary transfer belt, which is an endless belt, is wound between two rollers, and the belt is pressed against the transfer counter roller via the intermediate transfer belt 16. ing.

2次転写装置39の図において左横には、上述した定着装置15が設けられている。上記2次転写装置39は、画像転写後のシートを定着装置15へと搬送するシート搬送機能も備えている。このような2次転写装置39及び定着装置15の下方には、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置38が配置されている。   The fixing device 15 described above is provided on the left side in the drawing of the secondary transfer device 39. The secondary transfer device 39 also has a sheet conveying function for conveying the image-transferred sheet to the fixing device 15. Below the secondary transfer device 39 and the fixing device 15, a sheet reversing device 38 that reverses the sheet to record images on both sides of the sheet is disposed.

さて、上記のように構成されたカラー複写機を用いてコピーをとる場合について説明する。まず、自動原稿搬送装置400の原稿台30上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置400を閉じてそれで押さえる。   Now, a case where copying is performed using the color copying machine configured as described above will be described. First, a document is set on the document table 30 of the automatic document feeder 400. Alternatively, the automatic document feeder 400 is opened, a document is set on the contact glass 32 of the scanner 300, and the automatic document feeder 400 is closed and pressed by it.

そして、図示していないスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動した後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300を駆動し、第1走行体33及び第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読み取りセンサ36に入れ、原稿内容を読み取る。   When a start switch (not shown) is pressed, when a document is set on the automatic document feeder 400, the document is transported and moved onto the contact glass 32, and then the document is set on the other contact glass 32. At that time, the scanner 300 is immediately driven to travel the first traveling body 33 and the second traveling body 34. Then, the first traveling body 33 emits light from the light source and further reflects the reflected light from the document surface toward the second traveling body 34, and is reflected by the mirror of the second traveling body 34 and passes through the imaging lens 35. The document is placed in the reading sensor 36 and the original content is read.

また、図示していないスタートスイッチを押すと、中間転写ベルト16が回転走行し、同時に、個々の作像ユニット18でその感光体40を回転して各感光体40上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト16の走行とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト16上に合成カラー画像を形成する。   Further, when a start switch (not shown) is pressed, the intermediate transfer belt 16 is rotated, and at the same time, the respective photoreceptors 40 are rotated by the individual image forming units 18 so that the black, yellow, A magenta / cyan monochrome image is formed. As the intermediate transfer belt 16 travels, the single color images are sequentially transferred to form a composite color image on the intermediate transfer belt 16.

さらに、スタートスイッチを押すことで、給紙部200の給紙ローラ42の1つを選択的に回転駆動し、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44の1つからシートを繰り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れ、搬送ローラ47で搬送して複写機本体100内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。   Further, by pressing the start switch, one of the paper feed rollers 42 of the paper feed unit 200 is selectively rotated, and the sheet is fed out from one of the paper feed cassettes 44 provided in multiple stages in the paper bank 43, and the separation roller The sheet is separated one by one at 45 and put into the sheet feeding path 46, conveyed by the conveying roller 47, guided to the sheet feeding path 48 in the copying machine main body 100, abutted against the registration roller 49 and stopped.

または、手差し給紙を選択した場合には、手差しトレイ41からシートが繰り出され、1枚に分離して手差し給紙路に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。   Or, when manual feed is selected, the sheet is fed out from the manual feed tray 41, separated into one sheet, put into the manual feed path, and abutted against the registration roller 49 and stopped.

そして、中間転写ベルト16上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写ベルト16と2次転写装置39との間にシートを送り込み、2次転写装置39で転写してシート上に一括してフルカラー画像を記録する。   Then, the registration roller 49 is rotated in synchronization with the composite color image on the intermediate transfer belt 16, the sheet is fed between the intermediate transfer belt 16 and the secondary transfer device 39, and transferred by the secondary transfer device 39. Full color images are recorded on the sheet at once.

画像転写後のシートは、2次転写装置39で搬送して定着装置15へと送り込み、定着装置15で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、排出ローラで排出し、排紙トレイ37上にスタックする。または、切換爪で搬送方向を切り換えてシート反転装置38に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラで排紙トレイ37上に排出する。   The sheet after the image transfer is conveyed by the secondary transfer device 39 and sent to the fixing device 15, and heat and pressure are applied by the fixing device 15 to fix the transferred image. Then, the sheet is discharged by a discharge roller and discharged by a discharge tray. Stack on top of 37. Alternatively, the conveyance direction is switched by the switching claw and is put into the sheet reversing device 38, where it is reversed and guided again to the transfer position, the image is recorded on the back side, and then discharged onto the discharge tray 37 by the discharge roller.

一方、画像転写後の中間転写ベルト16は、中間転写体クリーニング装置17で、画像転写後に中間転写ベルト16上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像部による再度の画像形成に備える。   On the other hand, the intermediate transfer belt 16 after image transfer is removed by the intermediate transfer body cleaning device 17 to remove residual toner remaining on the intermediate transfer belt 16 after image transfer, and is prepared for re-image formation by the tandem image forming unit.

定着装置15は、上述したように用紙分離ユニット20を備えており、エア吐出装置500からエアを供給して、用紙分離ユニット20のノズル26,27,28から吐出させたエアを、定着ニップに向けて噴出させ、定着ニップ部から出てくる用紙を確実に分離(エア分離)させる。上述したように、本発明によるエア吐出装置は小型化が実現されたため、定着装置の分離エアの供給源として画像形成装置に搭載することが可能となった。従来のコンプレッサやエアタンクを備えるエア供給システムは大型とならざるを得ず、業務用印刷機等にしか用いることができなかったが、オフィス等に配置される画像形成装置においても、エア分離方式による確実な用紙分離が可能となった。   The fixing device 15 includes the paper separation unit 20 as described above, and air supplied from the air discharge device 500 and discharged from the nozzles 26, 27, and 28 of the paper separation unit 20 to the fixing nip. The paper ejected from the fixing nip portion is reliably separated (air separation). As described above, since the air discharge device according to the present invention is reduced in size, it can be mounted on the image forming apparatus as a supply source of separation air of the fixing device. A conventional air supply system including a compressor and an air tank has to be large, and can only be used for a commercial printing machine. However, even in an image forming apparatus disposed in an office or the like, an air separation system is used. Secure paper separation is possible.

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シリンダ及びエアポンプの形状などは適宜なものを採用可能である。また、エアポンプとしての能力やエアの吐出タイミングなども適宜に設定可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated by the example of illustration, this invention is not limited to this. For example, it is possible to adopt appropriate shapes for the cylinder and the air pump. Moreover, the capability as an air pump, the discharge timing of air, etc. can be set suitably.

画像形成装置にエア吐出装置を用いる場合、定着装置における用紙分離(剥離)に限らず、給紙部における用紙分離や用紙搬送に、エア分離あるいはエア搬送方式を採用可能である。また、定着装置や画像形成装置各部の構成などは任意である。カラー画像形成装置に限らず、モノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。   When an air discharge device is used in the image forming apparatus, not only paper separation (peeling) in the fixing device, but also air separation or an air transportation method can be employed for paper separation and paper transportation in the paper feeding unit. Further, the configuration of each part of the fixing device and the image forming apparatus is arbitrary. The present invention can be applied not only to a color image forming apparatus but also to a monochrome apparatus. Of course, the image forming apparatus is not limited to a copying machine, but may be a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine having a plurality of functions.

1 定着ローラ
2 加熱ローラ
3 定着ベルト
10 加圧ローラ
15 定着装置
20 用紙分離ユニット
53 シリンダ
55,55B ピストン
57 溝部
63 金属リング
70 ガイド軸
81 クランクディスク
82 フィラー
86 クランクレバー
100,101 レール
106 駆動アーム
110 ステッピングモータ
112 ドライブ軸
115 第一駆動ベルト
116 第二駆動ベルト
131,151 カム板
135 切替軸(開閉部材)
136 平板カット部
141,241 リンクレバー
142,242 コロ(カムフォロワ)
145 エア吐出口
201 クランク軸
202 クラッチ軸
203 スプリングクラッチ(一回転クラッチ)
205 クラッチギア
210 DCサーボモータ
212 ウォーム
213 ウォームホイール
215 クランク板
217 クランクレバー
220 クランクギア
500 エア吐出装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixing roller 2 Heating roller 3 Fixing belt 10 Pressure roller 15 Fixing device 20 Paper separation unit 53 Cylinder 55, 55B Piston 57 Groove part 63 Metal ring 70 Guide shaft 81 Crank disk 82 Filler 86 Crank lever 100, 101 Rail 106 Drive arm 110 Stepping motor 112 Drive shaft 115 First drive belt 116 Second drive belt 131, 151 Cam plate 135 Switching shaft (opening / closing member)
136 Flat cut part 141, 241 Link lever 142, 242 Roller (cam follower)
145 Air discharge port 201 Crankshaft 202 Clutch shaft 203 Spring clutch (one-turn clutch)
205 Clutch gear 210 DC servo motor 212 Worm 213 Worm wheel 215 Crank plate 217 Crank lever 220 Crank gear 500 Air discharge device

特開2005−157179号公報JP 2005-157179 A 特開2008−003277号公報JP 2008-003277 A

Claims (14)

シリンダ内を往復移動されるピストンにおいて、
前記ピストン先端面の外周近傍に円周状の溝部を設け、該溝部に金属リングを圧入し、前記金属リングの復元力によって前記溝部を外周方向に押圧し、前記溝部外側部分のピストン先端外周端部を前記シリンダの内面に密着させることを特徴とするピストン。
In a piston that is reciprocated in a cylinder,
A circumferential groove is provided in the vicinity of the outer periphery of the piston tip surface, a metal ring is press-fitted into the groove, the groove is pressed in the outer circumferential direction by the restoring force of the metal ring, and the piston tip outer peripheral end of the groove outer portion A piston characterized in that a portion is brought into close contact with the inner surface of the cylinder.
前記溝部は、前記ピストン先端面の開口部の径よりも奥側部分の径が大きく形成されており、該奥側大径部に前記金属リングが装着されることを特徴とする、請求項1に記載のピストン。   The groove portion is formed so that a diameter of a back side portion is larger than a diameter of an opening portion of the piston front end surface, and the metal ring is attached to the back side large diameter portion. The piston described in 1. 前記金属リングの外径は前記溝部の金属リング装着部の内径よりも大きく、該金属リングは周上の一部が切り欠かれており、該金属リングを中心方向に撓ませて前記溝部に挿入されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のピストン。   The outer diameter of the metal ring is larger than the inner diameter of the metal ring mounting part of the groove part, and the metal ring is partially cut out on the circumference, and the metal ring is bent in the center direction and inserted into the groove part. The piston according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記金属リングは、前記切り欠き部の両側所定範囲がリング外周円の内側に位置するように設けられていることを特徴とする、請求項3に記載のピストン。   4. The piston according to claim 3, wherein the metal ring is provided such that a predetermined range on both sides of the notch portion is located inside a ring outer circumferential circle. 5. 前記溝部に複数本の前記金属リングが装着されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のピストン。   The piston according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the metal rings are mounted in the groove portion. 前記複数本の金属リングは周上の一部が切り欠かれており、各金属リングの前記切り欠き部がリング周方向に互いにずれて配置されることを特徴とする、請求項5に記載のピストン。   6. The plurality of metal rings according to claim 5, wherein a part of the circumference of the plurality of metal rings is notched, and the notch portions of the metal rings are arranged to be shifted from each other in the ring circumferential direction. piston. 前記金属リングは断面が四角形であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のピストン。   The piston according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal ring has a quadrangular cross section. 前記金属リングは断面が円形又は楕円形であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のピストン。   The piston according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal ring has a circular or oval cross section. 前記ピストンの外周部にオイル溝が少なくとも1つ設けられていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のピストン。   The piston according to any one of claims 1 to 8, wherein at least one oil groove is provided on an outer peripheral portion of the piston. 前記ピストンが樹脂材質であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載のピストン。   The piston according to claim 1, wherein the piston is made of a resin material. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のピストンをシリンダ内に配設したことを特徴とするエアポンプ。   An air pump, wherein the piston according to any one of claims 1 to 10 is disposed in a cylinder. 請求項11に記載のエアポンプを具備し、駆動源により前記ピストンを往復移動させることを特徴とするエア吐出装置。   An air discharge device comprising the air pump according to claim 11, wherein the piston is reciprocated by a drive source. 前記エアポンプのエア吐出口に設けられて該エア吐出口を開放又は閉鎖させる開閉部材と、
前記ピストン及び前記開閉部材の双方に機械的に連結され、前記ピストンが圧縮移動する際に所定の地点へ到達するまでは前記開閉部材を閉鎖状態に維持するとともに所定の地点へ到達したときに前記開閉部材を開放状態に切り替える切替機構と
を具備することを特徴とする、請求項12に記載のエア吐出装置。
An opening / closing member provided at an air outlet of the air pump to open or close the air outlet;
It is mechanically connected to both the piston and the opening and closing member, and when the piston is compressed and moved, the opening and closing member is kept closed until reaching a predetermined point and when the piston reaches a predetermined point, The air discharge device according to claim 12, further comprising a switching mechanism that switches the open / close member to an open state.
記録紙を加熱する加熱回転部材と、該加熱回転部材の表面に当接してニップ部を形成する加圧回転部材とを有し、エアによって前記加熱回転部材から記録紙を分離する分離手段を有する定着装置を備えた画像形成装置であって、
請求項11に記載のエアポンプないし請求項12又は請求項13に記載のエア吐出装置を備え、該エアポンプまたはエア吐出装置から前記分離手段にエアを供給することを特徴とする画像形成装置。
A heating rotating member that heats the recording paper; and a pressure rotating member that contacts the surface of the heating rotating member to form a nip portion, and further includes a separating unit that separates the recording paper from the heating rotating member by air. An image forming apparatus including a fixing device,
An image forming apparatus comprising the air pump according to claim 11 or the air discharge device according to claim 12 or 13, wherein air is supplied from the air pump or the air discharge device to the separation unit.
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