JP2009037027A - 組合せ歯車、着脱ユニット、及びこれらを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増加することなく、安価で簡素な構造の組合せ歯車を提供する。
【解決手段】軸線方向に隣接し回転方向が同一の少なくとも２つの歯車１ａ，１ｂ，１ｃにおいて、隣接する一方の歯車１ａの端面に正三角形に配置された３つの係合部６ａ，６ｂ，６ｃ、他方の歯車１ｂの端面に正三角形の係合穴８を形成する。係合部６ａ，６ｂ，６ｃと係合穴８は遊びをもって嵌合し、いずれか一方の歯車１ａが回転すると、３つの係合部６ａ，６ｂ，６ｃと係合穴８の３面が係合して他方の歯車１ｂが同軸に回転し、回転が停止すると、係合部６ａ，６ｂ，６ｃと係合穴８が遊び分だけ軸線に直角方向に移動して偏心する。
【選択図】図１

Description

本発明は画像形成装置等の駆動系列装置で使用される組合せ歯車、着脱ユニット、及びこれらを用いた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置では、トナー等の消耗品のカートリッジ、給紙カセット等の着脱可能なユニットに画像形成装置本体から動力を伝達する手段として、一般にカップリングと歯車が採用されている。

カップリングは、本体側の駆動軸と、カートリッジ又は着脱ユニットに設けた被駆動軸とを軸方向に連結する。

例えば、特許文献１には、画像形成ユニット側に三角形状の穴を形成したカップリングを設け、本体側に三角柱形状のジョイントを設けたものが提案されている。このカップリングによる駆動伝達手段は、軸受やばね等を必要とし、部品点数が多いという問題がある。

歯車は、本体側の駆動歯車と、カートリッジ又は着脱ユニットに設けた被駆動歯車をラジアル方向から連結する。歯車による駆動連結手段は、歯車の回転方向とカートリッジ又は着脱ユニットの装着方向における駆動歯車と被駆動歯車の相対位置が限定されるため、駆動系が長くなり、歯車やかしめ軸等の部品点数が増加する。また、カートリッジ又は着脱ユニットを装着するときに、駆動歯車と被駆動歯車の歯先が衝突により破損するのを防止するために、連結部にワンウェイ機構を設ける必要がある。

ワンウェイ機構を設けるには、駆動歯車又は被駆動歯車とその軸との間に公知のワンウェイクラッチを介在させて、歯車が一方向に回転するとその回転力がワンウェイクラッチを介して軸に伝達されて軸が一体に回転し、歯車が他方に回転するとワンウェイクラッチにより軸への回転力の伝達が遮断されるようにすればよいが、コストと部品点数が増加するという問題がある。

複合機のベースとなるプリンタは、用紙補充、紙詰まり処理、消耗品交換等を装置前面から行える操作性の良いフルフロントアクセスを可能にするため、給紙カセットからの通紙方向が装置正面に対して前後方向になっているのが主流である。しかし、フィニッシャー等のオプションユニットの装着を考慮すると、給紙カセットからの通紙方向を装置正面に対して左右方向にするのがユーザにとって使いやすい。そうすると、ベースプリンタの正面が複合機では右側又は左側になり、用紙の補充やトナー等の消耗品カートリッジの交換は複合機の正面に対して右側（又は左側）から行うことになり、操作性に劣るという問題がある。操作性を向上するには、用紙の補充やトナー等の消耗品カートリッジの交換は複合機の正面、すなわちベースプリンタの左側（又は右側）から行えるようにする必要がある。これには、駆動系等の大掛かりな変更が必要となる。
特開２００５−２４１９４６号公報

本発明は前記従来の問題に鑑みてなされたもので、部品点数を増加することなく、安価で簡素な構造の組合せ歯車、これを用いた着脱ユニット、及び画像形成装置を提供することを課題とするものである。

本発明の第１の局面は、基本的な組合せ歯車を提供する。
すなわち、軸線方向に隣接し回転方向が同一の少なくとも２つの歯車において、
隣接する一方の歯車の端面に正三角形に配置された３つの係合部、他方の歯車の端面に正三角形の係合穴を形成し、前記係合部と前記係合穴は遊びをもって嵌合し、
いずれか一方の歯車が回転すると、前記３つの係合部と前記係合穴の３面が係合して他方の歯車が同軸に回転し、回転が停止すると、前記係合部と前記係合穴が遊び分だけ軸線に直角方向に移動して偏心するようにした。

前記３つの係合部は、正三角形に配置されていればよく、係合部間の形状は問わない。例えば、３つの係合部をそれぞれ円柱状にして各係合部間を空間にしたり、３つの係合部を三角形の頂点に設けて各係合部間を平面、凹面、凸面で形成してもよい。また、前記３つの係合部は、前記歯車の端面に設けた正三角柱状の軸部の頂点に形成してもよい。

前記３つの係合部の外接円は、前記係合穴の内接円より大きいことが好ましい。

本発明の第２の局面は、組合わせ歯車を設けた着脱ユニットを提供する。
すなわち、画像形成装置の本体に着脱可能に装着され、前記本体に設けた駆動歯車から駆動力が伝達される着脱ユニットにおいて、
前記着脱ユニットに前記第１の局面の組合せ歯車を備え、
前記着脱ユニットを前記本体に装着したときに、前記着脱ユニットの組合せ歯車が前記本体の駆動歯車と噛み合うようにした。

本発明の第３の局面は、組合せ歯車を本体に設けた画像形成装置を提供する。
すなわち、画像形成装置の本体に着脱可能に装着され、前記本体に設けた駆動歯車から駆動力が伝達される着脱ユニットを備えた画像形成装置において、
前記本体の駆動歯車が前記第１の局面の組合せ歯車からなり、
前記着脱ユニットを前記本体に装着したときに、前記着脱ユニットの歯車が前記本体の組合せ歯車と噛み合うようにした。

前記着脱ユニットの歯車は、前記画像形成装置の本体の組合せ歯車とラジアル方向から噛み合ってもよいし、スラスト方向から噛み合ってもよい。

前記着脱ユニットの歯車は、前記画像形成装置の本体の組合せ歯車とラジアル方向又はスラスト方向のいずれかを選択して噛み合わせることができることが好ましい。

前記着脱ユニットの歯車と前記本体の組合せ歯車との連結位置が、前記着脱ユニットの装着方向から見て前記本体の組合せ歯車の回転中心より奥側であることが好ましい。

前記着脱ユニットは、前記本体の組合せ歯車の少なくとも２つの歯車とそれぞれ噛み合う少なくとも２つの歯車を有することが好ましい。

本発明の第４の局面は、用紙が通過するローラ対を駆動する駆動歯車に組合せ歯車を用いた画像形成装置を提供する。
すなわち、画像形成装置の本体に用紙が通過するローラ対と、該ローラ対のいずれか一方に設けた歯車に噛み合う駆動歯車とを設けた画像形成装置において、
前記本体の駆動歯車が前記第１の局面の組合せ歯車からなる。

前記ローラ対は、加圧ローラと加熱ローラからなる定着ローラ対とすることができるし、また、前記ローラ対は、駆動ローラと被駆動ローラからなる用紙搬送ローラ対とすることもできる。

本発明の第１の局面の組合せ歯車によれば、停止時には係合部と係合穴が遊び分だけ軸線に直角方向に移動して偏心するので、隣接する２つの歯車は互いにずれた状態にあり、駆動歯車との連結を容易に行うことができる。このため、ワンウェイ機構が不要となり、部品点数を増加することなく、安価で簡素な構造の組合せ歯車を提供することができる。

本発明の第２の局面の着脱ユニットによれば、着脱ユニットの組合せ歯車が停止時に係合部と係合穴が遊び分だけ軸線に直角方向に移動して偏心するので、装置本体の駆動歯車との連結が容易になる。また、着脱ユニットは、その組合せ歯車をラジアル方向又はスラスト方向のいずれの方向からでも本体の駆動歯車に連結することができる。

本発明の第３の局面の画像形成装置によれば、本体の組合せ歯車が停止時に係合部と係合穴が遊び分だけ軸線に直角方向に移動して偏心するので、着脱ユニットとの連結が容易になる。また、着脱ユニットをラジアル方向又はスラスト方向のいずれの方向からでも本体の組合せ歯車に連結することができる。

本発明の第４の局面の画像形成装置によれば、ローラ対のいずれか一方に設けた歯車と駆動歯車との連結が容易になる。また、本体の駆動歯車は停止時に係合部と係合穴が遊び
分だけ軸線に直角方向に移動して偏心するので、ローラ対を簡単に離間することができ、ローラ対の間に挟まった用紙のジャム処理が容易になる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

図１，図２は、本発明に係る組合せ歯車１の実施形態を示す。この組合せ歯車１は、軸方向に隣接する第１歯車１ａ、第２歯車１ｂ、第３歯車１ｃの３つの歯車からなっている。

第１歯車１ａは、中心に孔２を有し、該孔２に支持軸３が嵌合されて、回転自在に支持されている。支持軸３の一端はフレーム４にかしめられ固定されている。支持軸３の他端は、フレーム４に取り付けられた保持板５に保持されている。第１歯車１ａのフレーム４と反対側の端面には、正三角形の頂点を円弧状に面取りした横断面形状を有する柱状の突部６が支持軸３と同軸に設けられている。突部６の３つの頂点は本実施の形態での係合部６ａ，６ｂ，６ｃを構成している。

第２歯車１ｂは、中心に孔７を有し、前記第１歯車１ａに隣接するように前記支持軸３に遊嵌されている。第２歯車１ｂの前記第１歯車１ａと対向する端面には、正三角形の頂点を円弧状に内面加工した横断面形状の係合穴８が支持軸３と同軸に設けられている。係合穴８は、前記第１歯車１ａの突部６の３つの係合部６ａ，６ｂ，６ｃが軸回りに遊びをもって嵌合する大きさとなっている。しかし、図３に示すように、３つの係合部６ａ，６ｂ，６ｃの外接円Ｃ_１は、前記係合穴８の３つの面８ａ，８ｂ，８ｃの内接円Ｃ_２より大きくなっている。第２歯車１ｂの係合穴８と反対側の端面には、第１歯車１ａと同様に、正三角形の頂点を円弧状に面取りした横断面形状を有する柱状の突部９が支持軸３と同軸に設けられている。突部９の３つの頂点は本実施の形態の係合部９ａ，９ｂ，９ｃを構成している。

第３歯車１ｃは、中心に、正三角形の頂点を円弧状に内面加工した横断面形状の係合穴１０を有し、前記第２歯車１ｂに隣接するように前記第２歯車１ｂの突部９に遊嵌されている。係合孔１０は、前記第２歯車１ｂの突部９の３つの係合部９ａ，９ｂ，９ｃが軸回りに遊びをもって嵌合する大きさとなっている。しかし、図３に示すように、第１歯車１ａの突部６と第２歯車の係合穴８の関係と同様に、突部９の３つの係合部９ａ，９ｂ，９ｃの外接円は、前記係合穴１０の３つの面１０ａ，１０ｂ，１０ｃの内接円より大きくなっている。

前記構成からなる組合せ歯車１の第１歯車１ａは、図示しないモータの駆動力が歯車Ｇ_１を介して伝達されて支持軸３を中心に回転する。第１歯車１ａが回転しない状態では、第２歯車１ｂは第１歯車１ａに対して図４（ａ），（ｂ）に示すように支持軸３に直角方向すなわちラジアル方向にずれている。また、第３歯車１ｃも、第２歯車１ｂに対してラジアル方向にずれている。

第１歯車１ａが回転すると、第１歯車１ａの突部６の３つの係合部６ａ，６ｂ，６ｃが第２歯車１ｂの係合孔８の３面８ａ，８ｂ，８ｃに接触する。これにより、図４（ｃ）に示すように、第２歯車１ｂの軸芯が第１歯車１ａと一致し、第２歯車１ｂは第１歯車１ａと一体に回転し、該第２歯車１ｂと噛み合う歯車Ｇ_２に駆動力を伝達する。同様にして、第２歯車１ｂの回転により、第２歯車１ｂの突部９の３つの係合部９ａ，９ｂ，９ｃが第３歯車１ｃの係合孔１０の３面１０ａ，１０ｂ，１０ｃに接触する。これにより、第３歯車１ｃの軸芯が第２歯車１ｂと一致し、第３歯車１ｂは第２歯車１ｂと一体に回転し、該第３歯車１ｃと噛み合う図示しない歯車に駆動力を伝達する。

第１歯車１ａの回転が停止すると、第２歯車１ｂと第３歯車１ｃは、自重によりそれぞれ第１歯車１ａと第２歯車１ｂに対してラジアル方向に移動して偏芯する。これにより、第２歯車１ｂと第３歯車１ｃは、それぞれ動力伝達方向の下流側の歯車との噛み合いが外れる。

このように、本実施の形態の組合せ歯車１は、動力伝達時以外は、第１歯車１ａと第２歯車１ｂ、第２歯車１ｂと第３歯車１ｃは互いにずれた状態にある。このため、第２歯車１ｂと歯車との連結、第３歯車１ｃと歯車との連結を容易に行うことができ、ワンウェイ機構が不要となり、部品点数を増加することなく、安価で簡素な構造となる。

図５は、前記実施形態の第１歯車１ａ又は第２歯車１ｂの三角柱状の突部６，９の変形例を示す。図１〜４の実施形態では係合部６ａ，６ｂ，６ｃ間が平面であるが、図５（ａ）は係合部６ａ，６ｂ，６ｃ間が凹面、図５（ｂ）は係合部６ａ，６ｂ，６ｃ間が凸面、図５（ｃ）は各係合部６ａ，６ｂ，６ｃが円柱に形成されて係合部６ａ，６ｂ，６ｃ間が空間になっている。いずれも、図１〜４の組合せ歯車と同一の作用効果を奏する。

図６は、本発明に係る組合せ歯車を適用した画像形成装置の断面図である。まず、この画像形成装置を動作とともに説明する。

この画像形成装置１１はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４個のイメージングカートリッジ１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋが縦方向に配置されたタンデム型カラーレーザプリンタである。各イメージングカートリッジ１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）は、回転可能に設けた円筒状の感光体１３の周囲に配置された帯電装置１４、現像装置１５及び新トナーボックス１６、クリーニング装置１７及び廃トナーボックス１８からなっている。このイメージングカートリッジ１２は、感光体１３に帯電装置１４により電荷を与え、露光装置１９により画像信号に基づいて静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置１４により現像する。現像されたトナー像は転写ベルト２０と感光体１３の間に給紙ユニット２１からタイミングローラ２５を介して搬送される用紙Ｐに転写される。転写後に感光体１３上に残留するトナーはクリーニング装置１７によって排気トナーボックス１８に回収される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着ユニット２２に搬送され、ここでトナー像が定着された後、用紙トレイ２３に排出される。なお、この画像形成装置１１は、図６において右側が正面で、正面から見て用紙を給紙ユニット２１から前方向に供給し、垂直に搬送して後方向に排紙するタイプである。給紙ユニット２１の着脱は正面から可能であり、前面の扉を開くと、転写ベルト２０とイメージングカートリッジ１２を前方から着脱可能になっている。

図７は、図６の画像形成装置のイメージングカートリッジ１２に本実施の形態の組合せ歯車１を備えたものである。図７のイメージングカートリッジ１２は、図６のイメージングカートリッジ１２の現像装置１５を単純化された形状で描いたものである。（以下、イメージングカートリッジ１２を着脱ユニット１２という）

着脱ユニット１２の端面には、本実施の形態の組合せ歯車１、中間歯車３１、現像ローラ歯車３２、撹拌ローラ歯車３３が回転可能に取り付けられている。

組合せ歯車１は、第１歯車１ａと第２歯車１ｂからなっている。基本的な構成は図１，２に示すものと同一であるので、便宜上同一符号を附して、詳細な説明は省略する。第１歯車１ａの突部６は、第２歯車１ｂの係合穴８に遊びをもって嵌合している。第２歯車１ｂは、第１歯車１ａから離脱しないように、３つの円弧状の孔３４が形成され、これらの孔３４に第１歯車１ａに突設した弾性片３５が挿入され、弾性片３５の先端の爪３５ａが孔３４の縁に係合している。第１歯車１ａは着脱ユニット１２の内部の供給ローラの軸に固定されている。第２歯車１ｂは画像形成装置１１の本体に設けた駆動歯車３６と噛合している。駆動歯車３６は図示しないモータにより駆動される。

中間歯車３１は、組合せ歯車１の第１歯車１ａと噛合するとともに、現像ローラ歯車３２と噛合している。現像ローラ歯車３２は、着脱ユニット１２内の現像ローラの軸に固定され、中間歯車３１と噛合している。撹拌ローラ歯車３３は、着脱ユニット１２内の撹拌ローラの軸に固定され、組合せ歯車１の第２歯車１ｂと噛合している。

着脱ユニット１２が本体に装着され、駆動歯車３６が駆動していない状態では、組合せ歯車１の第２歯車１ａはラジアル方向にガタを生じている。駆動歯車３６が駆動すると、第２歯車１ｂが回転し、第２歯車１ｂの係合穴８と第１歯車１ａの突部６が係合する結果、第１歯車１ａが回転する。第１歯車１ａの回転により、中間歯車３１を介して現像ローラ歯車３２が回転する。第２歯車１ｂの回転により、撹拌ローラ歯車３３が回転する。駆動歯車３６が停止すると、組合せ歯車１の第２歯車１ｂが再びラジアル方向にガタを生じる。このため、着脱ユニット１２を取り外して再度装着するときに、駆動歯車３６と第２歯車１ｂの連結をスムーズに行える。

図８は、図７とは逆に、画像形成装置１１の本体側に本実施の形態に係る組合せ歯車１を備え、着脱ユニットに組合せ歯車１と噛合する歯車３７を備えている。組合せ歯車１は、第１歯車１ａと第２歯車１ｂとからなり、第１歯車１ａの突部６と第２歯車１ｂの係合穴８が遊びをもって嵌合し、第２歯車１ｂは重力により下方に移動し、第１歯車１ａと芯がずれている。第１歯車１ａは図示しない駆動歯車を介してモータにより駆動される。第２歯車１ｂは着脱ユニット１２の任意の歯車と、装着方向から見て奥側の位置（図において組合せ歯車の中心線よりも左側の位置）で噛合するように構成されている。

着脱ユニット１２を装着すると、着脱ユニット１２の歯車３７が矢印方向に移動し、本体側の組合せ歯車１の第２歯車１ｂの下を通過し、第２歯車１ｂを押し上げながら噛み合う。このため、着脱ユニット１２の歯車３７と本体側の第２歯車１ｂの連結をスムーズに行える。

組合せ歯車１の第１歯車１ｂが図示しないモータにより駆動されると、第１歯車１ａの突部６と第２歯車１ｂの係合穴８とが係合する結果、第２歯車１ｂが回転する。第２歯車１ｂの回転により着脱ユニットの歯車３７が回転し、着脱ユニットが動作する。

図９は、画像形成装置１１の本体側に本実施の形態に係る組合せ歯車１を４つ備え、着脱ユニット１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）側に組合せ歯車１と噛み合う歯車３７を設けた実施例を示す。図９（ａ）は、着脱ユニット１２を画像形成装置１１の正面から着脱するタイプのものである。この場合、着脱ユニット１２の歯車３７は本体の組合せ歯車１の第２歯車１ｂとラジアル方向から噛み合うようになっている。図９（ｂ）は、着脱ユニット１２を画像形成装置１１の側面から着脱するタイプのものである。この場合、着脱ユニット１２の歯車３７は本体の組合せ歯車１の第２歯車１ｂとスラスト方向から噛み合うようになっている。第２歯車１ｂは第１歯車１ａに対してガタつきがあるので、着脱ユニット１２の歯車３７と衝突することなく、スムーズに連結することができる。

なお、画像形成装置１１の本体に正面と側面の両方に開口を設けて、着脱ユニット１２の歯車を、本体の組合せ歯車１とラジアル方向又はスラスト方向のいずれかを選択して噛み合わせることができるように構成することもできる。このようにすると、２面に開口部２４ａ，２４ｂを設けた本体を共通化し、着脱ユニット１２を正面から着脱するタイプと、側面から着脱するタイプに変更することができる。

図１０は、図６の画像形成装置１１の本体に本実施の形態の組合せ歯車１を備え、この組合せ歯車１に図６の給紙ユニット２１の歯車を噛合させるようにしたものである。本体の組合せ歯車１は、図１，２の組合せ歯車と同一であり、対応する部分には同一符号を附して説明を省略する。

給紙ユニット２１は、図示しない給紙カセット等に収容された用紙Ｐを最上位の用紙Ｐから１枚ずつ取り出すピックアップローラ３８と、取り出された用紙Ｐを送り出す給紙ローラ３９を備えている。ピックアップローラ３８の軸の端部には本体の組合せ歯車１の第３歯車１ｃと噛合する歯車４０が設けられ、給紙ローラ３９の軸の端部には本体の組合せ歯車１の第２歯車１ｂと噛合する歯車４１が設けられている。
給紙ユニット２１は、矢印Ａ方向から取り付け可能であるが、矢印Ｂ方向から取り付けることもできる。いずれの方向から装着しても、組合せ歯車１の第２歯車１ｂと第３歯車１ｃは前述したようにガタつきがあるので、歯車４０と第３歯車１ｃ、歯車４１と第２歯車１ｂはスムーズに連結することができる。

図１１は、図６の画像形成装置の本体に本実施の形態の組合せ歯車１を備え、この組合せ歯車１に図６の定着ユニット２２の歯車を噛合させるようにしたものである。本体側の組合せ歯車１は、第１歯車１ａと第２歯車１ｂからなり、基本的な構成は図１，２に示すものと同一であるので、詳細な説明は省略する。

定着ユニット２２は、加熱ローラ４２と、該加熱ローラ４２に圧接する加圧ローラ４３とからなり、加熱ローラ４２と加圧ローラ４３の間のニップ部にトナー像が転写された用紙Ｐを通過させて、トナー像を用紙Ｐに定着させるようになっている。加熱ローラ４２の軸端には組合せ歯車１の第２歯車１ｂと噛合する歯車４４が設けられている。

このような定着ユニット２２の加熱ローラ４２と加圧ローラ４３の間に挟まった用紙Ｐのジャム処理では、従来、歯車の連結を解放するか、ニップ部の圧力を解除するために、図示しないモータから加熱ローラへの駆動伝達経路にワンウェイクラッチを設けて、ローラ対を回転し易くしたり、加圧ローラの加熱ローラへの圧接力を解除するレバーを設けていた。

図１１の実施形態では、本体の図示しないモータと加熱ローラ４２の歯車４４との間に本実施の形態の組合せ歯車１を設けている。組合せ歯車１の回転が停止すると、第２歯車１ｂが重力によりずれて加熱ローラ４２の歯車４４から離間し、第２歯車１ｂと加熱ローラ４２の歯車４４の連結が解除される。これにより、加熱ローラ４３の回転が自由となり、加熱ローラ４２と加圧ローラ４３の間に挟まった用紙Ｐのジャム処理が容易となる。

図１１の実施形態は、定着ユニット２２に関するものであるが、同様の構造を図６に示す画像形成装置１１で使用される任意のローラ対、例えばタイミングローラ２５にも適用することができる。

図１２は、消耗品カートリッジなどの着脱ユニット５０を画像形成装置の本体５１に装着する従来の状況を示す。画像形成装置の本体５１には一体成型の２段歯車５３が設けられ、着脱ユニット５０には２段歯車の小歯車に噛合する歯車５２が設けられている。着脱ユニット５０の歯車５２の軸５４を画像形成装置の本体５１の内壁に形成されたガイド溝５５に沿って装着すると、着脱ユニット５０の歯車５２と本体の２段歯車５３の小歯車とが噛合し、本体側からの動力が着脱ユニットに伝達される。ここで、図１３に示すように、着脱ユニット５０の歯車５２が矢印ａ方向に回転し、本体の２段歯車５３が矢印ｂ方向に回転する場合、着脱ユニット５０の重量を考慮すると軸が矢印ｃ方向に付勢されるように、連結位置は図１４中の範囲Ｒで示すように水平０°の位置から時計回りに約１１０°の位置までの範囲が好ましい。しかし、この範囲Ｒのうち、９０°から１１０°の範囲Ｒ_１は、ガイド溝５５が直線であると、歯車５２と歯車５３の刃先と歯底が違いに衝突してしまうので、この範囲Ｒ_１に連結位置を設けることはできない。そこで、図１５に示すように、２段歯車５３の下方に下向きに湾曲したガイド溝５５ａをガイド溝５５から延設する必要があった。これでは、着脱動作中に着脱ユニット５０が下方に移動するので、その分だけスペースが必要となり、装置が大型化する問題があった。

この場合、２段歯車５３の歯底円の径を通常よりも小さくして歯底に歯車５２の歯先が当たらないようにすることも考えられるが、歯丈が大きくなり、歯元の強度が不足する。また、２段歯車５３の歯車を回転させながら連結位置まで着脱ユニット５０を押し込むことになるので、歯車５２や２段歯車５３の回転トルクが大きい場合は、着脱ユニット５０の押し込み操作性が悪くなる。

これに対し、本実施形態では、図１６に示すように、本体５１に第１歯車１ａと第２歯車１ｂからなる本実施の形態の組合せ歯車１を設けているので、組合せ歯車１が回転しないときには第２歯車１ｂはガタつきがあり、重力により下方にずれている。このため、着脱ユニット５０を直線状のガイド溝５５に沿って装着してゆく際に、歯車５２が組合せ歯車１の下方を通過すると、着脱ユニット５０の歯車５２が組合せ歯車１の第２歯車１ｂを押し上げるので、前述のような従来の問題を回避できる。

着脱ユニット５０の装着をさらに円滑にするために、図１６に示すように、着脱ユニット５０の歯車の近傍に着脱方向に延びるガイドリブ５６を設ける。このガイドリブ５６は、本体５１の組合せ歯車１の第２歯車１ｂの端面のボス５７の外周面に当接し、第２歯車１ｂのガタつきの範囲内でラジアル方向に押し上げるだけの高さを有していればよい。

着脱ユニット５０を装着してゆくと、着脱ユニット５０の歯車５２の歯先が組合せ歯車１の第２歯車１ｂの歯先に接触する前に、図１７に示すようにガイドリブ５６が第２歯車１ｂのボス５７に接触して第２歯車１ｂが退避し、図１８の連結位置にくると、ガイドリブ５６が第２歯車１ｂのボス５７から離間し、歯車５２と第２歯車１ｂが噛合する。このように、着脱ユニット５０の押し込み力を増加させることなく、簡単に着脱ユニット５０を装着することができるとともに、確実に歯車５２と第２歯車１ｂを噛合させることができる。また、連結範囲を拡げることができるので、歯車の配置の自由度が増加し、これに伴い部品の配置の自由度も増加する結果、効率的な配置が可能となる、装置の小型化を図ることができる。

本発明にかかる組合せ歯車の分解斜視図。 図１の組合せ歯車の組立断面図。 図１の組合せ歯車の軸方向から見た図。 図１の組合せ歯車の動作を示す軸方向から見た図。 本発明にかかる組合せ歯車の変形例を示す軸方向から見た図。 画像形成装置の概略断面図。 本発明にかかる組合せ歯車を用いた画像形成装置の着脱ユニットと本体の歯車との噛み合い状態を示す斜視図。 本発明にかかる組合せ歯車を用いた画像形成装置の本体と着脱ユニットの歯車の噛み合い時の動作を示す軸方向から見た図。 本発明にかかる組合せ歯車を用いた画像形成装置の本体と着脱ユニットの歯車の噛み合い方向を示す斜視図。 本発明にかかる組合せ歯車を用いた画像形成装置の本体と着脱ユニットの歯車の噛み合い状態を示す斜視図。 本発明にかかる組合せ歯車を用いた画像形成装置の本体とローラ対の歯車の噛み合い状態を示す斜視図。 従来の２段成型歯車を用いた画像形成装置の本体と着脱ユニットの歯車の噛み合いを説明する斜視図。 図１２の本体の２段成型歯車と着脱ユニットの歯車との位置関係を示す側面図。 図１３の２段成型歯車と着脱ユニットの歯車との連結位置を示す軸方向から見た図。 円弧状のガイド溝を延設した本体の２段成型歯車と着脱ユニットの歯車の噛み合い状態を示す側面図。 本発明の組合せ歯車を用いた画像形成装置の本体と着脱ユニットの歯車の噛み合いを説明する斜視図。 本体の２段成型歯車と着脱ユニットの歯車の噛み合いの途中の状態を示す側面図。 本体の２段成型歯車と着脱ユニットの歯車の噛み合い完了時の状態を示す側面図。

符号の説明

１…組合せ歯車
１ａ…第１歯車
１ｂ…第２歯車
１ｃ…第３歯車
６…突部
６ａ，６ｂ，６ｃ…係合部
８…係合穴
８ａ，８ｂ，８ｃ…面
９…突部
９ａ，９ｂ，９ｃ…係合部
１０…係合穴
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…面
１１…画像形成装置
１２…イメージングカートリッジ（着脱ユニット）
２１…給紙ユニット
２２…定着ユニット
３１…中間歯車
３２…現像ローラ歯車
３３…撹拌ローラ歯車
３６…駆動歯車
３７…歯車
３８…ピックアップローラ
３９…給紙ローラ
４０…歯車
４１…歯車
４２…加熱ローラ
４３…加圧ローラ
４４…歯車
５０…着脱ユニット
５１…本体
５２…歯車
５４…軸
５５…ガイド溝
５６…ガイドリブ
５７…ボス

Claims (13)

1. 軸線方向に隣接し回転方向が同一の少なくとも２つの歯車において、
   隣接する一方の歯車の端面に正三角形に配置された３つの係合部、他方の歯車の端面に正三角形の係合穴を形成し、前記係合部と前記係合穴は遊びをもって嵌合し、
   いずれか一方の歯車が回転すると、前記３つの係合部と前記係合穴の３面が係合して他方の歯車が同軸に回転し、回転が停止すると、前記係合部と前記係合穴が遊び分だけ軸線に直角方向に移動して偏心するようにしたことを特徴とする組合せ歯車。
2. 前記３つの係合部は、前記歯車の端面に設けた正三角柱状の軸部の頂点に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の組合せ歯車。
3. 前記３つの係合部の外接円は、前記係合穴の内接円より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の組合せ歯車。
4. 画像形成装置の本体に着脱可能に装着され、前記本体に設けた駆動歯車から駆動力が伝達される着脱ユニットにおいて、
   前記着脱ユニットに請求項１から３のいずれかに記載の組合せ歯車を備え、
   前記着脱ユニットを前記本体に装着したときに、前記着脱ユニットの組合せ歯車が前記本体の駆動歯車と噛み合うことを特徴とする着脱ユニット。
5. 画像形成装置の本体に着脱可能に装着され、前記本体に設けた駆動歯車から駆動力が伝達される着脱ユニットを備えた画像形成装置において、
   前記本体の駆動歯車が請求項１から３のいずれかに記載の組合せ歯車からなり、
   前記着脱ユニットを前記本体に装着したときに、前記着脱ユニットの歯車が前記本体の組合せ歯車と噛み合うことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記着脱ユニットの歯車は、前記画像形成装置の本体の組合せ歯車とラジアル方向から噛み合うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記着脱ユニットの歯車は、前記画像形成装置の本体の組合せ歯車とスラスト方向から噛み合うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記着脱ユニットの歯車は、前記画像形成装置の本体の組合せ歯車とラジアル方向又はスラスト方向のいずれかを選択して噛み合わせることができることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
9. 前記着脱ユニットの歯車と前記本体の組合せ歯車との連結位置が、前記着脱ユニットの装着方向から見て前記本体の組合せ歯車の回転中心より奥側であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
10. 前記着脱ユニットは、前記本体の組合せ歯車の少なくとも２つの歯車とそれぞれ噛み合う少なくとも２つの歯車を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
11. 画像形成装置の本体に用紙が通過するローラ対と、該ローラ対のいずれか一方に設けた歯車に噛み合う駆動歯車とを設けた画像形成装置において、
    前記本体の駆動歯車が請求項１から３のいずれかに記載の組合せ歯車からなることを特徴とする画像形成装置。
12. 前記ローラ対は、加圧ローラと加熱ローラからなる定着ローラ対であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記ローラ対は、駆動ローラと被駆動ローラからなる用紙搬送ローラ対であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。

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