JP2004218677A - 駆動伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アイドラギア6、定着駆動ギア7、定着ローラ8、加圧ローラ9等からなる定着ユニットを、本体から横方向に引き出すとき、アイドラギア6が本体側ギア5に噛み合っているので、駆動モータまでの連結が通常のギア連結の場合、駆動モータの逆転に大きな力を必要とする。本体側ギア5には2カ所のリブ部51、52が有り、駆動輪4に設けた爪41、42が当接して駆動力を伝達する。駆動モータは、駆動を停止すると、所定の待機時間のあと所定時間だけ逆回転する。爪41、42は用意されたバックラッシュ以内で逆回転し、定着ユニットの引き出しに際して本体側ギアが抵抗にならないようにする。
【選択図】 図1
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、またはこれらの複合機、あるいは、印刷機等、駆動源に接続され、取り出し可能なユニットを有する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、画像形成装置内のユニット側と本体側との間に駆動ギヤ連結が有り、ユニットの交換が生じ得る構成のものがある。
図12は複写機において駆動連結を有する交換可能なユニットを説明するための概要図である。
同図において符号500は複写機、501A〜Dは感光体ユニット、502は中間転写ベルトユニット、503は給紙ユニット、504は定着ユニットをそれぞれ示す。
【0003】
同図において太線で示した取り出し可能なユニット、すなわち、感光体ユニット501A〜C、中間転写ベルトユニット502、給紙ユニット503、定着ユニット504は、ユニットの本体側から駆動力の伝達を受けて、何らかの被駆動部材、たとえば感光体ドラム、各種ローラ等、が回転駆動される構成になっている。これらは、本体側との駆動連結部に駆動力がかかる構成であって、駆動を停止しても取り出すとき大きな抵抗を示す可能性のある交換可能なユニットである。感光体ユニット501Dは、他の感光体ユニットと一部条件が異なり、駆動モータとの間にクラッチが介在しているため取り出しにおいても大きな抵抗を示さない例として示した。
【0004】
画像形成装置に限らず、例えば、印刷装置では、インク供給ローラ群などはローラ間の相対位置が重要であるため、取り出しが必要な部分はローラユニットとして纏めて移動させるようになっているので、同様な問題を有し、本発明の適用対象になり得る。
【0005】
上記した駆動連結部で、駆動側とユニット側の互いのギヤが負荷のため動かない構成になっていると、ユニットが取り外しにくくなり、しかも、敢えて取り出したユニットを再度挿入する場合、もしくはその代わりに新品ユニットを挿入する場合、ギヤの歯先同士が当たったり、互いのギヤが乗り上げたりして挿入不能になる。従来、このような駆動連結部には、ギヤ揺動機構が設けられ本体側駆動ギヤをユニット挿入時に待避させギヤ歯先同士の接触等を無くしていた(例えば、特許文献1 参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−140857号公報(第5頁、第5図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ギヤ揺動機構を設けるにはユニット脱着時にユニットを覆うカバー等に連動して回転移動や、スラスト移動などの揺動機構を作動させる為のリンク機構が必要で、部品数増加によるコスト上昇が避けられない。また、リンク機構を設けるスペースが必要で、画像形成装置の小型、低コスト化の妨げになる機構であった。本発明はこの問題を解決し、図12において太線で示したような各ユニットに適用しうる駆動伝達装置を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、正逆回転可能な駆動モータを有する本体と、該駆動モータの正転により駆動力の伝達を受ける本体側ギアと、該本体側ギアに噛み合って駆動力の伝達を受け被駆動部材に駆動力を伝達するユニット側ギアを有する前記本体に着脱可能なユニットと、からなる駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記被駆動部材までの駆動伝達機構中に、前記本体側ギアの1ピッチ分以上のバックラッシュを有する緩結合を有することを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの正転による駆動が停止した後、該駆動モータを所定の回動角、もしくは所定の時間、逆転させることを特徴とする。
【0009】
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの正転による駆動が停止した後、逆転を開始する前に所定の時間の待機時間をおくことを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項2または3に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの逆転時に与えるトルクは、前記被駆動部材を駆動するのに要するトルクより小さいことを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項2または3に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記本体側ギアの間の駆動伝達系に、逆転に対するトルクリミッタを入れ、該トルクリミッタのトルク上限値は前記被駆動部材を駆動するのに要するトルクより小さいことを特徴とする。
【0010】
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記本体側ギアの間にタイミングベルトによる連結を含むことを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記タイミングベルトの駆動側プーリ部分に設けられていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記本体側ギアの直前に設けられていることを特徴とする。
【0011】
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記ユニット側ギアの直後に設けられていることを特徴とする。
請求項10に記載の発明では、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記ユニットの取り出し方向は、前記本体側ギアの軸方向であることを特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記ユニットの取り出し方向は、前記ユニット側ギアが前記本体側ギアを通常の駆動方向とは逆の方向に回動させる横方向であって、前記バックラッシュは、前記ユニットの取り出しによって前記本体側ギアが回動される被回動角度以上であることを特徴とする。
【0012】
請求項12に記載の発明では、請求項1ないし11のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、従動側の2個のリブ部に対する駆動側の2本の爪の当接によるものであることを特徴とする。
請求項13に記載の発明では、請求項1ないし11のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、駆動側の2個のリブ部に対する従動側の2本の爪の当接によるものであることを特徴とする。
請求項14に記載の発明では、請求項1ないし11のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、駆動側の2本の爪と、従動側の2本の爪との当接によるものであることを特徴とする。
【0013】
請求項15に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されている定着ユニットを特徴とする。
請求項16に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されている感光体ユニットを特徴とする。
請求項17に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されている中間転写ベルトユニットを特徴とする。
請求項18に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されている転写紙搬送ベルトユニットを特徴とする。
請求項19に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されている給紙ユニットを特徴とする。
【0014】
請求項20に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されている複写機を特徴とする。
請求項21に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されているプリンタを特徴とする。
請求項22に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されているファクシミリを特徴とする。
請求項23に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されているプロッタを特徴とする。
請求項24に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されている複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびプロッタのうちの2つ以上の機能を有する複合機を特徴とする。
請求項25に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されている画像形成装置を特徴とする。
請求項26に記載の発明では、請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置を有する印刷装置を特徴とする。
【0015】
【実施形態】
以下に実施形態に従って本発明を説明する。
図1は本発明を画像形成装置の定着ユニットに適用した実施形態を示す図である。
同図において、符号4は駆動部材としての駆動輪、5は従動部材としての従動ギア、6はアイドラギア、7は定着駆動ギア、8は被駆動部材としての定着ローラ、9は加圧ローラ、10は加圧ローラを保持する軸受けをそれぞれ示す。
この構成においては従動ギア5は本体側に位置固定の本体側ギアであり、アイドラギアはユニットの移動と共に移動するユニット側ギアである。
【0016】
破線で示した駆動モータは、直接、もしくは、必要があれば図示しないカップリングを介して、駆動輪4に駆動力を伝える。駆動輪4には2個の爪41、42が有り、従動ギア5に設けられたリブ部51、52の側面を加圧することで駆動伝達が行われる。
従動ギア5はアイドラギア6を介して定着駆動ギア7に連結されており、駆動モータの駆動力は定着ローラ8と加圧ローラ9を駆動できるようになっている。アイドラギア6と定着駆動ギア7からなる駆動系および、定着ローラ8、加圧ローラ9、軸受け10からなる定着部は定着ユニットとして一体化されている。
【0017】
図2は図1の矢印A方向から見た従動ギアと定着ユニットの相対関係を示す図である。同図(a)は駆動力を受けているときの図、同図(b)〜(d)は定着ユニット取り外しの過程を示す図である。
同図において、符号5−a、6−a、8−aはそれぞれ対応するギアないしローラの駆動時における回転方向を示す。符号20は定着ユニット、矢印Bは定着ユニット取り外しのときの移動方向、すなわち、引き出し方向をそれぞれ示す。ギア、あるいはローラ等の、通常の動作における回転方向を正転方向あるいは順方向と呼び、その反対の回転方向を逆転方向と呼ぶ。また、矢印Bのように、ユニットの引き出しに伴い、本体側のギアと、ユニット側ギアとの噛み合わせ部に回動を生ずる方向を、ここでは横方向と呼ぶことにする。
【0018】
装置が正常に動作しているとき、従動ギア5は順方向である矢印5−aの方向に駆動力を受け、アイドラギア6を順方向である矢印6−aの方向に回転させる。その結果として、定着ローラ8を順方向である矢印8−aの方向に回転させる。定着ローラ8は加圧ローラ9から強い圧力を受けているので、回転に対して大きな抵抗力を受けた状態になっている。したがって、駆動力の伝達が停止したとき、慣性力によりわずかにオーバーランするがすぐ停止する。
【0019】
図3は駆動伝達時における従動ギアとアイドラギアの歯の噛み合い状態を示す図である。
同図において符号T5は従動ギアの歯、T6はアイドラギアの歯をそれぞれ示す。
駆動力がかかっているときは従動ギア5の歯T5の歯面左側と、アイドラギア6の歯T6の歯面右側が当たって駆動伝達されている。ここで、駆動が停止した場合、定着ローラのわずかなオーバーランによって、両歯面がわずかに離れる場合と、オーバーランが小さすぎて、駆動系の弾性変形の戻りに吸収されてしまって両歯面が離れない場合がある。両歯面が離れない場合は、引き続き歯面間に応力がかかっている場合もある。
【0020】
この状態から定着ユニット20を、図2(b)〜(d)に示すように矢印B方向、すなわち横方向に直線的に引き出す場合を考える。もし、従動ギア5が駆動モータの出力軸に直結であったら、アイドラギア6の歯T6が従動ギア5の歯T5に当接し、なおユニット20を矢印B方向に動かそうとすれば、歯T6が矢印6−a方向に動くか、歯T5が矢印5−aとは逆方向に動かなければならない。しかるに、定着ローラ8は前述のように、加圧ローラ9から大きな圧力を受けていて、回転に対し大きな抵抗力を示す。
【0021】
他方、従動ギア5が駆動モータの出力軸に直結であれば、歯T5を動かすと言うことは、駆動モータを動かすことになるが、通常、駆動モータの回転子と出力軸の間には大きな比率の減速器が入るので、逆に、歯T5から回転子を見ると大きな増速に相当し、わずかな力ではとても回すことができない。
本発明は、このように、ユニットの取り出し方向が、横方向、すなわち、駆動側部材を逆転させる方向、である場合に適用することを主な目的としている。
【0022】
前記したように、駆動停止時点で、両歯面間になお応力がかかっている場合には、ユニットを図において紙面に垂直な方向、すなわちギアの軸方向(以後単に軸方向と呼ぶ)に移動する場合でも、歯面において大きな抵抗が働く。しかも、取り出したユニットを再び元の位置に取り付けるに当たっても、本体側のギアの位置が自由に動かないので、ユニット側のギアの位置を正確に合わせておかないと、ギアの歯先同士が当たってしまい、うまく収まらなくなる。
本発明は、このように、ユニットの取り出し方向が軸方向である場合に、再取り付けにおける困難さを解消することを更なる目的としている。
【0023】
本発明は、これらの状態を考慮してなされたものである。すなわち、駆動が停止した時点で駆動輪4を逆転させることが本発明の特徴である。ただし、駆動輪4と従動ギア5の間が通常のギア連結であった場合、定着ローラ8を逆転させずに従動ギア5だけを逆転させることができる量は、ギアのバックラッシュ分のわずかな量にしかならない。それではユニットの取り出し方向が、横方向である場合には問題解決にならない。ユニットの取り出し方向が軸方向である場合は、歯面間にかかっている応力が解消されれば、取り出しに関しては問題の解決になるが、ユニットの再取り付けの難しさに関しては問題の解決にならない。
本発明のもう一つの特徴は、駆動輪4と従動ギア5の間の連結方法にある。
【0024】
図4は駆動輪の爪と従動ギアのリブ部との関係を示す概略図である。
同図(a)は駆動力伝達中の状態を示す図、同図(b)は駆動停止後に駆動輪が逆転した状態を示す図、同図(c)は定着ユニット20の引き出しに伴いアイドラギアが横方向に移動している状態を示す図である。
同図において符号41a、42aはそれぞれの爪の一方の側面、41b、42bはそれぞれの爪の他方の側面、51a、52aはそれぞれのリブ部の一方の側面、51b、52bはそれぞれのリブ部の他方の側面をそれぞれ示す。符号O1は従動ギア5の中心、O2はアイドラギア6の中心、Pは両ギアのピッチ円の接点、γは爪41のリブ部51に対するバックラッシュ角度をそれぞれ示す。符号4−bは駆動輪の駆動停止後の逆転方向を示す。
【0025】
駆動力が伝達されているときは、同図(a)に示すように、爪41、42の一方の側面41a、42aがリブ部51、52の一方の側面51a、52aにそれぞれ当接して駆動力を伝達している。以後説明を簡略化するため、爪41とリブ部51に関する説明で、爪42とリブ部52に関する説明も代用する。
駆動が停止した時点で、同図(b)に示すように、駆動輪4は矢印4―bで示す方向に逆転を始め、後述の最小角度以上、最大角度以下の範囲回転したところで逆転を停止する。この間、従動ギア5は全く動かない。すなわち、駆動輪4と従動ギア5の間の結合は、通常のギア結合のようにモジュールの10分の1以下のバックラッシュで逆転に対してすぐ追従するような結合とは違い、後述のようにピッチ円の円周方向にモジュールの数倍、ギアの歯のピッチにして数ピッチ分のバックラッシュを有し、その分、一方の逆転に対して他方が大きな不動範囲を持った結合である。このような結合を便宜上、緩結合と呼ぶ。本実施形態では緩結合が、駆動力伝達方向に関して本体側ギアである従動ギア5の直前にある。
【0026】
同図(c)に示すように、この状態で定着ユニット20を矢印B方向に引き出すと、アイドラギア6は回らないまま引き出される。
従動ギア5とアイドラギア6は、通常、ピッチ円が接するように配置されるので、駆動停止時点におけるアイドラギア6側のピッチ円上の接点をPとすると、定着ユニット20引き出し中も、接点Pはアイドラギア6の中心O2の移動と平行に移動する。
【0027】
定着ユニット20の引き出しに伴って、アイドラギア6に噛み合っている従動ギア5は駆動輪4の爪が離れている分、大きな抵抗無く矢印5−bで示す方向に回される。
リブ部51の一方の側面51aが再び爪41の一方の側面41aに当たる前に、アイドラギア6が、従動ギア5との噛み合わせから外れれば、定着ユニット20の取り出しが正常に終了できる。
【0028】
図5は定着ユニットが引き出される際の従動ギアの回動量を説明するための図である。
同図において符号CDは歯先円、Cdは歯底円、Cpはピッチ円、Dは歯先円直径、dは歯底円直径、pはピッチ円直径、O2’は定着ユニット引き出し完了時点のアイドラギアの中心、Q’は同上時点の歯先円の接点、QはQ’の移動前の位置をそれぞれ示す。添え字1は従動ギア5に関するもの、2はアイドラギア6に関するものをそれぞれ示す。
ただし、説明を簡単にするため、定着ユニットの移動方向は、両ギアの中心を結ぶ線に直交する方向であるとする。両ギアの中心を結ぶ線を便宜上共軸線と呼ぶ。
【0029】
ギアのモジュールをmとすると、歯数Nとピッチ円直径p、歯先円直径Dの間には、通常のギアの場合モジュールの定義により次の式が成り立つ。
p1=N1×m、p2=N2×m (1)
D1=p1+2m、D2=p2+2m (2)
定着ユニットの移動前は、双方のギアのピッチ円が接しており、移動完了時点では、両ギアの歯先円が接した位置である。
よって、定着ユニット移動前の両ギアの中心O1O2間の距離をLとし、移動完了時点の両ギアの中心O1O2’間の距離をL’とすると、次の式が成り立つ。
L=(p1+p2)/2 (3)
L’=(D1+D2)/2 (4)
【0030】
中心O1から見たアイドラギア6の中心の移動角度をα、移動距離をSとすると、次の式が成り立つ。
cosα=L/L’ (5)
S=L’sinα (6)
(6)式に、sinα=√(1―cos2α)の関係と、(1)〜(5)式の関係を入れて整理すると、
S=√(4+2(N1+N2)) (7)
が得られる。したがってSは設計値から簡単に知ることができる。
【0031】
両ギアの歯先円の接点のうち、アイドラギア6の歯先円CD2上の接点をQ’とし、この点が移動前にあった筈の位置をQとする。アイドラギア6は移動によっても回転しないものとすると、線分O2’Q’と線分O2Qは平行になるから、線分O2Qが両中心を結ぶ共軸線O1O2’に対する角度は錯角の関係により、角度αになる。アイドラギア6の角度αの回動に対応する従動ギア5の回動角度をβとすると、αとβの関係はギア比に反比例するから、結果的にピッチ円直径の比に反比例する。よって、
β=α・p2/p1=α・N2/N1 (8)
従動ギア5がアイドラギア6によって動かされる被回動角度θは
θ=α+β (9)
となる。
【0032】
具体的な数値例を示す。ただし、端数は四捨五入で処理してある。
m=1とし、従動ギア5の歯数N1=28、アイドラギアの歯数N2=32とする。
よって、p1=28、p2=32、D1=30、D2=34となる。
(7)式に代入して S=11.14 を得る。
(6)式に代入して α=20.36°を得る。
(8)式に代入して β=23.23°を得る。
したがって、従動ギアが動かされる被回動角度θは
θ=α+β=20.36°+23.23°=43.59°
となる。
【0033】
上記数値例では、定着ユニット20を11.14mm移動した時点で従動ギア5とアイドラギア6の噛み合わせが完全に外れ、その間に従動ギア5は逆方向に被回動角度43.59°回動されることになる。
したがって、駆動輪4は駆動停止したあと、少なくとも上記被回動角度分の逆転をしなければならない。したがって、逆転の最小角度は上記被回動角度となる。ちなみに、この角度をピッチ円の円周上の長さに換算するとモジュールの10倍以上、ギアのピッチにして3.4ピッチ分に相当する。
【0034】
逆転の最大角度は、爪41の他方の側面41bが、リブ部51の他方の側面51bに接触するときの角度である。言い換えると、駆動を掛けているときに、爪41と従動ギア5のリブ部52との間にあるバックラッシュの角度γに等しい。ただし、この角度は爪41の円周方向の長さと、リブ部51の円周方向の厚さによって定まる値である。実際には逆転の最大角度は、上記条件内において、上記逆転の最小角度より大きければ幾らであっても構わない。
爪41の円周方向の長さと、リブ部51の円周方向の厚さは駆動伝達に必要な強度を保証するため、ある程度大きくしておく必要がある。
なお、駆動輪4と従動ギア5に設ける緩結合の構造は、爪とリブ部を逆の関係、すなわち駆動輪4にリブ部、従動ギア5に爪を設けても実質同じである。あるいは、両者とも爪であっても、バックラッシュの大きさが前記被回動角度分を余裕を持って確保できれば同じ機能を発揮できる。
【0035】
ユニットの取り出し方向がギアの軸方向の場合、ユニットの再取り付けの難しさを解消するためには、従動ギヤ5の、自由に回転できる角度が少なくともギアの歯のピッチ1ピッチ分以上必要になる。すなわち、ユニットを再取り付けするとき、アイドラギア6が、定着ローラに対する加圧ローラの圧力で抵抗が大きくて回動しにくくなっている場合、従動ギア5は最悪の場合、ギアの歯のピッチほぼ1ピッチ分は動かさなければ正常な噛み合いが確保できなくなる。この移動量をピッチ円の円周上の距離で見ると、およそモジュールの3.2倍に相当する。作業のしやすさを考えれば、さらに大きな移動量を確保した方がよい。
【0036】
図6は他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号1は駆動ギア、2はタイミングベルト用の駆動側プーリ、3はタイミングベルト、4’は駆動部材としての従動側プーリ、3−aはタイミングベルトの移動方向をそれぞれ示す。
本実施形態は、駆動モータが従動ギア5の近くに設置できない場合に用いる構成である。
【0037】
破線で示す駆動モータから、直接、もしくは何らかのカップリングを介して駆動ギア1に駆動力を伝達する。駆動ギア1とギア結合された駆動側プーリ2はタイミングベルト3を掛けるタイミングプーリ2’を備えている。駆動力はタイミングベルト3を介して、従動側プーリ4’に伝達される。従動側プーリ4’には、図1に示した駆動輪4と同様に爪41、42が備えられている。従動側プーリ4’と従動ギア5との間は図1で示したのと同様の緩結合になっている。
本実施形態においても、従動ギア5が本体側ギア、アイドラギア6がユニット側ギアである。
【0038】
図7は図6における矢印A方向から見た駆動系と定着ユニットの相対関係を示す図である。同図(a)は駆動力を受けているときの図、同図(b)〜(d)は定着ユニット取り外しの過程を示す図である。
従動側プーリ4’以後の駆動伝達、および、定着ユニットの引き出しについては、図1〜5を用いて説明したのと同様であるので、詳細説明は省略する。
【0039】
図7に示す定着ユニットの引き出し方向は、従動ギア5の中心とアイドラギア6の中心を結ぶ共軸線O1O2に対して垂直になっていない。このような引き出し方向もこれまでと同様に横方向と呼ぶ。
同図に示す角度ψが鈍角のときは、定着ユニットの移動に伴って、両ギアの軸間距離O1O2が大きくなる方に変化するので特に問題は起きないが、鋭角の場合は、両ギアの軸間距離O1O2が小さくなる方に変化するので、次に述べる問題がある。
【0040】
図8は2つのギアの接触点近傍を拡大した図である。
同図において符号T1は本体側ギアの歯底円Cd1とユニット側ギアの歯先円CD2の共通内接線、T2は本体側ギアの歯先円CD1とユニット側ギアの歯底円Cd2の共通内接線、ψ1は共通内接線T1が共軸線O1O2のO1方向となす鋭角、ψ2は共通内接線T2が共軸線O1O2のO1方向となす鋭角をそれぞれ示す。
T1とT2は後述のδが両ギアで等しければ互いに平行になり、等しくなければ平行にならない。
定着ユニット20の移動方向を示す鋭角ψが、角度ψ1およびψ2のどちらかの角度よりも小さいと、移動によって、一方のギアの歯先円CDが他方のギアの歯底円Cdに当たってしまいそれ以上動けなくなる。
【0041】
歯底円の直径dは歯先円との隙間をδとすると、
d=p−2(m+δ) (9)
と表せる。δはギアの加工誤差、組み付け誤差等が発生してもギアが破損しない程度に余裕を持たせ、両ギアで等しい値のδを採用するのが普通である。したがって、δは他の設計値と異なり、計算によって導き出されるような値ではない。逆に鋭角ψが何らかの事情で先に決まる場合には、角度ψ1およびψ2が鋭角ψより小さくなるように、δの値を決めることができる。その場合、ギアごとに異なるδを採用することもあり得る。
【0042】
図9は駆動モータに与える信号とモータの動作を説明するための線図である。
同図において符号t1は待機時間、t2は逆転駆動時間をそれぞれ示す。
駆動モータには、個別に発生する正転信号と逆転信号が与えられる。ただし、両信号は同時に与えられることはない。
正転信号がオン(ON)からオフ(OFF)に切り替わると、モータは正転動作をしていたものが停止する。待機時間t1経過後逆転信号がオンになり、短時間t2だけオンを継続してオフになる。このときモータは時間t1に対応する時間だけ逆方向に回転し、再び停止する。
【0043】
待機時間t1を設ける理由は、駆動モータから見たすべての従動系の慣性力、少なくとも、本体側ギア5までの慣性力を考慮したためである。この待機時間をおかずに、停止後直ちに逆転動作を行おうとすると、駆動機構に異常な力が加わり、部品の破損を招く虞がある。時間t1をどのくらいの大きさにすればよいかは、基本的には実測で決めるのが妥当であるが、経験値から固定的な値を定めても、十分な安全率を見込んであれば構わない。待機時間としては、最低限、本体側ギアまでが完全に停止するのに要する時間をとればよい。このようにして定めた時間を所定の時間とする。
【0044】
逆転時間t2は前述の逆転の最小角度、および最大角度の回動が達成できる時間として、実測で定めるのが最も良い。駆動モータの駆動停止における過渡的な性能や、負荷の状態が明らかであれば、ある程度の精度で計算でも求めることができる。また、使用するモータがステッピングモータのように、オープンループでも精度良く制御できるモータであれば、前記最小角度以上、最大角度以下に計算値通り制御すればよい。すなわち駆動モータの逆転動作は目標に合致するような所定の時間で管理しても良いし、上記のように所定の回動角度で管理しても良い。
【0045】
駆動モータは定着ローラを駆動するために大きなトルクを必要とするが、駆動輪4、あるいは従動側プーリ4’を逆転させるためにはあまり大きなトルクを必要としない。そこで、逆転のときだけ駆動モータを小さなトルクで回しても良い。この場合、時間t2は厳密に制御しなくても、逆転の最大角度分回るはずの時間よりやや長く、逆転信号をかければ、最大角度に達したあとはトルク不足になり、それ以上回らなくなる。
駆動モータの逆転トルクを下げる代わりに駆動伝達系に逆転に対するトルクリミッタを入れて、駆動輪4、あるいは従動側プーリ4’までは逆転駆動できるが、定着ローラは逆転駆動できないようにトルクの上限値を設定しても同様の効果が得られる。トルクリミッタの挿入場所は、原理的には、駆動モータからユニット内の被駆動部材までのどこであっても構わないが、好ましくは、駆動モータの出力軸の直後が良い。
【0046】
図10はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号4”は駆動ギア、5”は従動ギア、6”はアイドラギア、51”、52”は爪、61”、62”はリブ部をそれぞれ示す。
本実施形態においては、従動ギア5”は、アイドラギア6”と同軸で且つ互いに緩結合として取り付けられ、ユニット側部材としてユニットと共に取り出される。本体側との連結は本体側に位置固定の駆動ギア4”と従動ギア5”との間で行われる。すなわち、この実施形態では駆動ギア4”が本体側ギア、従動ギア5”がユニット側ギアとなっている。本実施形態では緩結合が駆動力伝達方向に関して、ユニット側ギアである従動ギア5”の直後に設けられている。
【0047】
駆動停止の後の駆動モータの逆転により、緩結合部である爪51”とリブ部61”の接触が離れ、図1の構成におけるのとほぼ同様に大きなバックラッシュ分、あいだがあく。この状態でユニットを横方向に引き出すと、この場合、駆動ギア4”が動かずに、従動ギア5”がアイドラギア6”との間の緩結合によって、従動ギア5”だけが順方向に回される。従動ギア5”の歯先円が駆動ギア4”の歯先円から離れるまでに従動ギア5”が受ける回動の角度をここでの被回動角度とする。上記バックラッシュは少なくともこの被回動角度より大きくしておくものとする。
本実施形態は図1に示した構成における駆動輪4、従動ギア5、アイドラギア6の関係を変形した形で説明したが、図6に示した構成における従動側プーリ4’、従動ギア5、アイドラギア6の関係を変形しても同様な効果が得られる。
【0048】
図11はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号2’’’は駆動ギア、4’’’は駆動側プーリ、5’’’は従動側プーリをそれぞれ示す。
本実施形態は、タイミングベルト駆動側に緩結合を設けたものである。
図6に示した構成における、駆動側プーリ2の側に緩結合を設けることによって、ユニット着脱機構の近傍の構造を簡素化することができる。
【0049】
この構成ではアイドラギア6はユニット側にあり、従動側プーリ5’’’が本体側にある。従動側プーリ5’’’に設けられたギアがアイドラギア6と噛み合うようになっている。すなわち、本実施形態においては、従動側プーリに設けられたギアが本体側ギア、アイドラギア6がユニット側ギアになる。
この場合は、ユニットの横方向の引き出しに際して、タイミングベルトまで回動されるが、タイミングベルトの回動はさほど抵抗力が働かないので、ユニット着脱の支障にはならない。また、ギアの軸方向への取り出しにおいて、再取り付けの際、アイドラギアの回動抵抗が大きくても、従動側プーリ5’’’が比較的動きやすいので、従動側プーリのギアの歯が再取り付けの妨げにはならない。
【0050】
以上、本発明を画像形成装置の定着ユニットに適用した例で説明してきたが、本発明は、図12に太線で示した各種ユニットに関しても適用可能である。同図に示した例は、間接転写方式の複写機であるため、中間転写ベルトユニットが用いられているが、直接転写方式の複写機であれば転写紙搬送ベルトユニットが用いられるのは周知の通りであり、それにも適用できることは同様である。複数の感光体ユニットに適用したり、相異なる機能のユニットにそれぞれ適用することも、すべての対象ユニットに適用することもできる。
【0051】
また、本発明は、複写機に限らず、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいはその複合装置など、画像形成装置すべてに適用できる。
また、印刷機を例としてあげたように、画像形成装置に限らず、各実施形態で示した条件に当てはまるような駆動伝達機構にはすべて適用可能である。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、本体側からギアによる駆動を受ける、取り出し可能なユニットの着脱が容易にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を画像形成装置の定着ユニットに適用した実施形態を示す図である。
【図2】図1の矢印A方向から見た従動ギアと定着ユニットの相対関係を示す図である。
【図3】駆動伝達時における従動ギアとアイドラギアの歯の噛み合い状態を示す図である。
【図4】駆動輪の爪と従動ギアのリブ部との関係を示す概略図である。
【図5】定着ユニットが引き出される際の従動ギアの回動量を説明するための図である。
【図6】他の実施形態を説明するための図である。
【図7】図6における矢印A方向から見た駆動系と定着ユニットの相対関係を示す図である。
【図8】2つのギアの接触点近傍を拡大した図である。
【図9】駆動モータに与える信号とモータの動作を説明するための線図である。
【図10】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図11】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図12】複写機において駆動連結を有する交換ユニットを説明するための概要図である。
【符号の説明】
1 駆動ギア
2 駆動側プーリ
3 タイミングベルト
4 駆動輪
4’ 従動側プーリ
5 従動ギア
6 アイドラギア
7 定着駆動ギア
8 定着ローラ
9 加圧ローラ
41、42 爪
51、52 リブ部
20 定着ユニット
Claims (26)
- 正逆回転可能な駆動モータを有する本体と、該駆動モータの正転により駆動力の伝達を受ける本体側ギアと、該本体側ギアに噛み合って駆動力の伝達を受け被駆動部材に駆動力を伝達するユニット側ギアを有する前記本体に着脱可能なユニットと、からなる駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記被駆動部材までの駆動伝達機構中に、前記本体側ギアの1ピッチ分以上のバックラッシュを有する緩結合を有することを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの正転による駆動が停止した後、該駆動モータを所定の回動角、もしくは所定の時間、逆転させることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項2に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの正転による駆動が停止した後、逆転を開始する前に所定の時間の待機時間をおくことを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項2または3に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの逆転時に与えるトルクは、前記被駆動部材を駆動するのに要するトルクより小さいことを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項2または3に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記本体側ギアの間の駆動伝達系に、逆転に対するトルクリミッタを入れ、該トルクリミッタのトルク上限値は前記被駆動部材を駆動するのに要するトルクより小さいことを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記本体側ギアの間にタイミングベルトによる連結を含むことを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項6に記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記タイミングベルトの駆動側プーリ部分に設けられていることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし6のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記本体側ギアの直前に設けられていることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし6のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記ユニット側ギアの直後に設けられていることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし9のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記ユニットの取り出し方向は、前記本体側ギアの軸方向であることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし9のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記ユニットの取り出し方向は、前記ユニット側ギアが前記本体側ギアを通常の駆動方向とは逆の方向に回動させる横方向であって、前記バックラッシュは、前記ユニットの取り出しによって前記本体側ギアが回動される被回動角度以上であることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし11のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、従動側の2個のリブ部に対する駆動側の2本の爪の当接によるものであることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし11のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、駆動側の2個のリブ部に対する従動側の2本の爪の当接によるものであることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし11のいずれか1つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、駆動側の2本の爪と、従動側の2本の爪との当接によるものであることを特徴とする駆動伝達装置。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする定着ユニット。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする感光体ユニット。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする中間転写ベルトユニット。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする転写紙搬送ベルトユニット。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする給紙ユニット。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とする複写機。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とするプリンタ。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とするファクシミリ。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とするプロッタ。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とする複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびプロッタのうちの2つ以上の機能を有する複合機。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか1つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1ないし14のいずれか1つに記載の駆動伝達装置を有することを特徴とする印刷装置。
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