JP2006262572A - 駆動力伝達機構および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化、軽量化および低コスト化が可能でかつこれらの機能を発揮させる構成を用いた場合の回転精度の悪化を防止できる構成を備えた駆動力伝達機構を提供する。
【解決手段】 メタル軸受け１０４内蔵モータ１０３の軸１０３Ａ中心を基準としてラジアル方向対称位置に配置されているギヤ２０２，２０３が前記メタル軸受け１０４内蔵モータ１０３の軸１０３Ａに装備されている駆動ギヤ２０１に噛み合う駆動力伝達部２００と、該メタル軸受け１０４内蔵モータ１０３側に設けられた回転状態検知用の被検知部３０１およびこれに対向して近接配置された検知部３０２とを有し、モータの回転を所定条件に維持する制御を行うモータ回転変動制御手段とを備えた駆動力伝達機構であって、前記メタル軸１０４内蔵受けモータ１０３の軸１０３Ａに作用するスラスト方向荷重を、前記モータ回転変動制御手段における前記検知部３０２に向けて前記被検知部３０１を接近させる方向に作用させる構成を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動力伝達機構および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ブラシレスモータにおける軸支持構造に関する。

一般にモータなどの駆動源での回転を減速して伝達する方式には、歯車列を用いた方式やウォームギヤを用いる方式あるいはベルトの掛け回し径を変化させる方式などが知られている。

一方、減速機構を用いた装置の一つに画像形成装置がある。
画像形成装置においては、駆動モータからの回転を伝達される感光体ドラムや転写ベルトの駆動ローラあるいは定着ローラが装備されている。これら各被駆動部材に対する駆動モータの回転数は数千ｒｐｍであることが多く、この回転数を数十〜百数十ｒｐｍに減速して用いられている（例えば、特許文献１）。

駆動モータの回転数を各被駆動部材に必要な回転数に減速する際に、上述した回転減速方式を用いることは、大きな減速比を設定するための回転精度に悪影響を及ぼすことがあり、これにより、例えば、多色画像を形成するような場合の画像同士の位置合わせ精度に影響して画質低下を招く虞がある。このような回転精度の問題は、部品の加工精度や組み立て精度が原因することが多い。

ところで、減速機構を用いて駆動源であるモータの回転を従動部材として用いられる感光体ドラムや転写ベルトの駆動プーリなどに伝達する際に、駆動源の出力軸に取り付けられた駆動ギヤに対して従動ギヤを噛み合わせて減速歯車群を構成する場合がある。

特開００３−４２２３８号公報（段落「０００２」欄）

駆動ギヤに従動ギヤを噛み合わせて減速する場合に用いられる駆動モータには、例えば、ブラシレスモータを用いるような場合、モータ内に挿通されている駆動軸は軸方向に沿った複数箇所でボールベアリングにより支持されていることが多い。

一方、駆動軸にはギヤ同士の噛み合い回転時にスラスト方向の荷重が作用することがある。
スラスト方向の荷重により駆動軸の位置が変化すると、例えば、インナーロータ側とこれに対向する位置に配置された回路基板とで磁気検知による回転速度制御を行うエンコーダが装備されている場合、インナーロータ側と回路基板側との間の対向間隔が変化し、結果として、回転変動を正確に検知することができなくなる虞がある。

そこで、ボールベアリングを用いた支持構造の場合には、ボールベアリングとして剛性の高いものを使用し、その剛性を利用してスラスト方向の荷重を吸収することが行われる場合がある。
しかし、ボールベアリングとして、高剛性のものを用いた場合には、部品の大型化による重量増加を招くだけでなく、高コスト部品となる虞がある。

ボールベアリングに対して比較的低コスト、軽量化が図れる軸受け部材としてメタル軸受けなどの滑り軸受けがある。

メタル軸受けを用いた場合、スラスト方向の荷重が作用すると駆動軸に引きずられてメタル軸受けがスラスト方向に移動することがあり、これにより、メタル軸受けが駆動軸周辺に設けてある不動部材に衝突して損傷することがある。

特に、画像形成装置の場合には、駆動源で上述したような異常事態が発生すると画像形成処理が続行できなくなるばかりでなく、回転精度が悪化して画像品質にも悪影響を及ぼすことになる。

本発明は、上記従来の駆動力伝達機構およびこれを用いる画像形成装置における問題に鑑み、小型化、軽量化および低コスト化が可能でかつこれらの機能を発揮させる構成を用いた場合の回転精度の悪化を防止できる構成を備えた駆動力伝達機構および画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、メタル軸受け内蔵モータの軸中心を基準としてラジアル方向対称位置に配置されているギヤが前記メタル軸受け内蔵モータの軸に装備されている駆動ギヤに噛み合う駆動力伝達部と、該メタル軸受け内蔵モータ側に設けられた回転状態検知用の被検知部およびこれに対向して近接配置された検知部とを有し、モータの回転を所定条件に維持する制御を行うモータ回転変動制御手段とを備えた駆動力伝達機構であって、前記メタル軸受け内蔵モータ軸に作用するスラスト方向荷重を、前記モータ回転変動制御手段における前記検知部に向けて前記被検知部を接近させる方向に作用させる構成を備えていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の駆動力伝達機構において、前記検知部に向けて前記被検知部を接近させる方向にスラスト方向荷重を作用させる構成として、前記駆動力伝達部に用いられるギヤをはすば歯車としたことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の駆動力伝達機構において、前記検知部に向けて前記被検知部を接近させる方向にスラスト方向荷重を作用させる構成に用いられるはすば歯車は、そのねじれ角を、前記検知部と被検知部との間の隙間が非接触で最も小さくなる状態を維持できるスラスト方向荷重を設定可能な角度とされていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の駆動力伝達機構を画像形成装置に用いることを特徴としている。

本発明によれば、メタル軸受け内蔵モータの軸中心を基準としてラジアル方向対称位置にギヤを配置することで出力軸に対するラジアル方向での負荷を均等化できることによりスラスト方向への荷重の変動が不均一となるのを防止することができる。これにより、ボールベアリングと違って小型化、軽量化および低コスト化が可能なメタル軸受けを用いた場合にスラスト方向での荷重変動を防止することが可能となる。

一方、スラスト方向の荷重に関しては、モータ回転変動制御手段に用いられる被検知部が検知部に対して接近する方向に作用させることで常に被検知部と検知部とが近接対向した状態を維持できる。これにより、スラスト方向で軸が不用意に移動するのを防止し、検知部と被検知部との対向間隔が変化することが原因となる回転状態の誤検知をなくして回転精度を向上させた状態に維持することが可能となる。

特に請求項２記載の発明においては、スラスト方向荷重を作用させる構成としてはすば歯車を用いることにより、簡単な構成を利用することができる。

また請求項３記載の発明においては、はすば歯車のねじれ角が被検知部と検知部との間の隙間が非接触で最も小さくなる状態を維持できるスラスト方向荷重を設定可能な角度とされているので、検知部と被検知部との間の隙間変動を常に一定化して回転変動制御誤差を低減することができる。従って、ボールベアリングの場合と違って低コストのメタル軸受けを用いたモータでの回転精度の向上および軸の変位を一定化できることで負荷変動をなくして軸受けの寿命を向上させることが可能となる。

また請求項４記載の発明においては、スラスト方向荷重を一定の状態で維持できることにより、軸受けの寿命および回転精度の向上が図れることとなり、これにより、軸受けの損傷を低減して画像形成不良を防止することが可能となる。

以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機（以下、「複写機」という。）に適用した場合を対象として本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態における複写機は、特許文献１に開示されたいわゆるタンデム式の画像形成装置であって、乾式二成分現像剤を用いた乾式二成分現像方式を採用したものである。

図２は、本実施形態に係る複写機における画像形成部全体の概略構成図である。この複写機１０００は、図示しない画像読取部から画像情報である画像データを受け取って画像形成処理を行う。この複写機には、図に示すように、イエロー（以下、「Ｙ」と省略する。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と省略する。）、シアン（以下、「Ｃ」と省略する。）、ブラック（以下、「Ｂｋ」と省略する。）の各色用の４個の回転体としての潜像担持体である感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された無端ベルト状の中間転写ベルト５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。また、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの周りには、それぞれ、帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ、各色対応の現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋ、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ、除電ランプ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ等の電子写真プロセス用部材がプロセス順に配設されている。

本実施例に係る複写機でフルカラー画像を形成する場合、まず、図２に示すように、後述する感光体駆動装置により、感光体ドラム１Ｙを図中矢印の方向に回転駆動しながら帯電器２Ｙで一様帯電した後、図示しない光書込装置からの光ビームＬＹを照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。

このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。

中間転写ベルト５上に４色重なり合ったトナー像は、中間転写ベルト５の回転に伴い、２次転写ローラ７と対向する２次転写位置に搬送される。また、この２次転写位置には、図示しないレジストローラにより所定のタイミングで転写紙が搬送される。
２次転写位置において、２次転写ローラ７により転写紙の裏面に所定のバイアス電圧が印加され、そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上のトナー像が転写紙上に一括して２次転写される。その後、トナー像が２次転写された転写紙は、定着ローラ対８により定着処理がなされた後に装置外に排出される。

次に、本実施例における特徴について説明する。
本実施例の特徴は、メタル軸受けを用いた場合にスラスト方向での軸の変位位置を常時一定の位置に維持させるようにしたことにある。以下、対象とする駆動力伝達機構の構成について説明する。

図１は、本実施例による駆動力伝達機構の要部を示す図であり、同図に示す要部は、ブラシレスモータを用いる駆動部１００と、駆動部１００から延出するモータ軸、いわゆる、駆動軸の回転を伝達される駆動力伝達部２００と、モータの回転変動制御部３００とを備えている。

駆動部１００は、画像形成装置内の不動部である取り付け基板１０１に対してネジ止め（図１中、符号Ｓで示す箇所が締結位置）により一体化されている有底筒状のモータフレーム１０２を備えている。
モータフレーム１０２には、後述するブラシレスモータ１０３の駆動軸１０３Ａが挿通されており、モータフレーム１０２から延出している駆動軸１０３Ａの軸端には、駆動力伝達部２００を構成する駆動ギヤ２０１および駆動ギヤ２０１に対して複数箇所で噛み合う複数の連結ギヤ２０２，２０３が備えられている。

連結ギヤ２０２，２０３は、駆動軸１０３Ａを駆動力伝達部２００から遠ざかる向きに移動させることができるねじれ方向が設定された、はすば歯車が用いられている。
図３は、駆動軸１０３Ａの軸端側からみた状態の模式図であり、同図において、連結ギヤ２０２，２０３は、駆動軸１０３Ａの中心を基準としてラジアル方向対称位置、換言すれば１８０度の位相を以て駆動ギヤ２０１に噛み合うように配置されている。しかも、図１に示すように、駆動ギヤ２０１に対して歯幅方向の中心線を一致させるように噛み合い位置が規定されている。
これにより、図３に示すように、駆動軸１０３Ａの中心を基準として対称位置でスラスト方向の荷重が作用することになり、駆動軸１０３Ａの軸を中心とした場合に周方向での荷重の偏倚をなくすことができ、駆動軸１０３Ａの撓みを生じることなくスラスト方向の荷重が得られるようになっている。

図１において、モータフレーム１０２は、駆動軸１０３Ａが挿通される中心位置が内方に向けて絞り加工されており、その加工部１０２Ａの内面には駆動軸１０３Ａを回転可能に支持するメタル軸受け１０４が圧入されている。
メタル軸受け１０４の近傍には、駆動軸１０３Ａの軸上に固定されてモータフレーム１０２の底部側と対向している受け部材１０５が設けられており、受け部材１０５は、駆動軸１０３Ａのスラスト方向の移動に連動するようになっている。

一方、駆動軸１０３Ａには、外周面にラジアル方向マグネット１０６Ａが取り付けられた有底筒状のインナーロータ支持体１０６が一体化されて設けられている。また、インナーロータ支持体１０６側のラジアル方向マグネット１０５Ａに対向するモータフレーム１０２の内面にはステータコイル１０６が設けられている。

回転変動制御部３００は、ブラシレスモータの定速回転を維持させるための制御部であり、インナーロータ支持体１０６の底部側に設けられた被検知部としての複数のマグネット３０１と、モータフレーム１０２側に取り付けられていてマグネット３０１に対向する検知部としての磁気検知パターン（図示されず）を備えた回路基板３０２とを備えたエンコーダが用いられ、インナーロータ支持体１０６の回転変動をマグネット３０１と磁気検知パターンとの間で生じる検知タイミングのずれとして割り出すことにより、ずれを補正するようにモータへの給電制御を行うようになっている。

本実施例では、上述した駆動部１００，駆動力伝達部２００および回転変動制御部３００を備えた駆動力伝達機構において、駆動軸１０３Ａがスラスト方向に移動した場合の位置を一定位置に保持するための構成として、連結ギヤ２０２，２０３のねじれ角、およびスラスト方向での位置決め部材としての受け部材１０５が用いられる。

連結ギヤ２０２，２０３は、前述したように、駆動軸１０３Ａに対してモータフレーム１０２の底部から離れる向きの移動、つまり、図１において右側に向けた移動が可能な荷重を生起できるねじれ方向が設定されており、そのねじれ角として０度と９０度を除く範囲が設定され、本実施例では２０度に設定されている。この角度を規定する条件としては、回転変動制御部３００におけるインナーロータ支持体１０６側のマグネット３０１と回路基板３０２との間の間隔が、これら両部材同士を非接触な状態で最小となるスラスト方向の荷重が生起できることと、噛み合い効率を低下させないことにある。

受け部材１０５は、駆動軸１０３Ａがスラスト方向に移動した際、換言すれば、インナーロータ支持体１０６と対向する側に向けて移動した際にはインナーロータ支持体１０６に有する凸状の基底部１０６Ｂに衝合し、回転変動制御部３００におけるマグネット３０１と回路基板３０２との間の間隔を非接触で最小間隔に維持するようになっている。

本実施例は以上のような構成であるから、駆動力伝達機構においてブラシレスモータが起動されると、インナーロータ支持体１０６が駆動軸１０３後ともに回転して駆動ギヤ２０１も回転する。これにより、駆動力伝達部２００における連結ギヤ２０２，２０３も連動して回転することにより、連結ギヤ２０２，２０３の回転軸に設けられている被駆動部材が駆動されることになる。

一方、連結ギヤ２０２，２０３は、はすば歯車のねじれ角により噛み合い時にスラスト方向の荷重が生起されると、駆動軸１０３Ａを回転制御部３００におけるマグネット３０１が回路基板３０２に向けて接近する方向に移動させる力を作用させる。

これにより、駆動軸１０３Ａとともに受け部材１０５が移動し、インナーロータ支持体１０６の基底部１０６Ｂに突き当たることで回転変動制御部３００におけるマグネット３０１と回路基板３０２との間の間隔を非接触で最小間隔に維持することができ、この間隔の変動が原因する検知誤差の発生を抑えることができる。この結果、回転変動の検知精度の悪化を防止されて駆動力伝達機構におけるブラシレスモータの回転精度を向上させることが可能となる。

一方、駆動軸１０３Ａがスラスト方向に変位する際には、駆動軸１０３Ａがメタル軸受け１０４内で摺動するにすぎず、メタル軸受け１０４を引きずることがないので、メタル軸受け１０４が周辺部材に衝突することがなく、これにより、メタル軸受けの損傷が防止されて寿命を延ばすことが可能となる。

本実施例によれば、駆動力伝達機構に用いられるブラシレスモータの回転精度を向上させることができるので、例えば、単一色だけでなく複数色の画像を重畳転写する形式の画像形成装置を対象とした場合に、各駆動力伝達部で回転精度を一定に維持することができるので、画像を転写する際の転写位置ずれをなくすことができ、色ずれなどの異常画像の発生を防止することも可能となる。

本発明実施例による駆動力伝達機構の構成を説明するための図である。 図１に示した駆動力伝達機構が用いられる画像形成装置の一例を示す図である。 図１に示した駆動力伝達機構におけるギヤの噛み合い状態を示す配置図である。

符号の説明

１００ 駆動力伝達機構の駆動部
１０３ ブラシレスモータ
１０３Ａ 駆動軸
１０４ メタル軸受け
１０５ 受け部材
１０６ インナーロータ支持体
１０７ ステータコイル
２００ 駆動力伝達部
２０１ 駆動ギヤ
２０２，２０３ 連結ギヤ
３００ 回転変動制御部
３０１ 被検知部であるマグネット
３０２ 検知部である回路基板

Claims (4)

1. メタル軸受け内蔵モータの軸中心を基準としてラジアル方向対称位置に配置されているギヤが前記メタル軸受け内蔵モータの軸に装備されている駆動ギヤに噛み合う駆動力伝達部と、該メタル軸受け内蔵モータ側に設けられた回転状態検知用の被検知部およびこれに対向して近接配置された検知部とを有し、モータの回転を所定条件に維持する制御を行うモータ回転変動制御手段とを備えた駆動力伝達機構であって、
   前記メタル軸受け内蔵モータ軸に作用するスラスト方向荷重を、前記モータ回転変動制御手段における前記検知部に向けて前記被検知部を接近させる方向に作用させる構成を備えていることを特徴とする駆動力伝達機構。
2. 請求項１記載の駆動力伝達機構において、
   前記検知部に向けて前記被検知部を接近させる方向にスラスト方向荷重を作用させる構成として、前記駆動力伝達部に用いられるギヤをはすば歯車としたことを特徴とする駆動力伝達機構。
3. 請求項１または２記載の駆動力伝達機構において、
   前記検知部に向けて前記被検知部を接近させる方向にスラスト方向荷重を作用させる構成に用いられるはすば歯車は、そのねじれ角を、前記検知部と被検知部との間の隙間が非接触で最も小さくなる状態を維持できるスラスト方向荷重を設定可能な角度とされていることを特徴とする駆動力伝達機構。
4. 請求項１乃至３のうちの一つに記載の駆動力伝達機構を用いることを特徴とする画像形成装置。
   

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