JP2011085638A - 駆動装置、およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防止し、製造方法が容易な駆動装置を提供する。
【解決手段】傘歯車、ウォームギヤが樹脂一体成形された駆動要素であり、本発明により、駆動軸５３と、駆動軸５３に同軸に設けられ駆動源と連結する傘歯車５２と、駆動軸５３に設けられた複数のウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ）とを備えた駆動装置５１において、駆動軸５３、傘歯車５２およびウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ）が樹脂により一体成形された駆動装置５１を提供する。
【選択図】図６

Description

本発明は複数の被駆動部材を同時に駆動する駆動装置、およびこれを用いた画像形成装置に関する。

従来、駆動源からの駆動力を被駆動部材に伝達する駆動装置として、例えば特許文献１には金属製の駆動軸と、この駆動軸に対して同軸に設けられ複数の被駆動部材に駆動力を伝達する複数のウォームギヤとを備え、各ウォームギヤを樹脂で形成することにより、ウォームギヤの幾何学的誤差を弾性変形で吸収し、ギヤの製造精度の許容レベルを緩和することができる駆動装置が記載されている。

また特許文献２には、駆動軸と、駆動軸の一端側に設けられ駆動源に連結される駆動歯車と、駆動軸の他端側に設けられたウォームギヤとを一体に構成し、ウォームギヤと該ウォームギヤより外側の駆動軸との直径を駆動歯車側の軸受の直径よりも小さくすることで、駆動装置の組立を容易にして製造コストを低減することができる駆動装置が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の駆動装置では、金属製の駆動軸に別体の樹脂製のウォームギヤを配設しているので、１つのウォームギヤのがたつきが金属製の駆動軸を介して他のウォームギヤにも伝達するという問題、および製造方法が複雑になるという問題があった。特許文献２に記載の駆動装置では、ウォームギヤが１つしかないため複数の被駆動部材を同時に駆動することができないという問題があった。

特開２００５−９１８２６号公報 特開２００１−１０８０２６号公報

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、複数の被駆動部材を同時に駆動する際にウォームギヤが駆動軸に対してがたつくのを防止し、製造方法が簡単な駆動装置、およびこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明に係る駆動装置は、駆動軸と、該駆動軸に同軸に設けられ駆動源と連結する傘歯車と、前記駆動軸に設けられた複数のウォームギヤとを備えた駆動装置において、
前記駆動軸、傘歯車およびウォームギヤが樹脂により一体成形されたものである。

駆動軸、傘歯車およびウォームギヤを樹脂により一体成形するので、ウォームギヤが駆動軸に対してがたつくのを防止することができる。

前記傘歯車は、前記駆動軸の軸方向に沿って順に設けられた複数のウォームギヤのうち最も外側のウォームギヤに隣接して配設されることが好ましい。
これにより、駆動装置を射出成形により簡単に製造することができる。

前記駆動装置の端部に装着される別体のウォームギヤを更に備え、
前記傘歯車は、前記複数のウォームギヤと別体のウォームギヤとの間に配設されることが好ましい。
これにより、傘歯車を駆動軸の端部に設けた場合と比べて、駆動源と連結する傘歯車と、この駆動力を伝達するウォームギヤとによる駆動軸のねじれを抑制すると共に、駆動装置を小型化することができる。

前記駆動軸に前記傘歯車に隣接する係合部を設け、該係合部に係合して前記駆動軸の軸方向の移動を拘束するリブを設けることが好ましい。
これにより、駆動源と連結し力を受ける傘歯車に近い位置で係合部およびリブを介し画像形成装置に対して駆動装置を固定するので、駆動源と連結し熱膨張することによる駆動装置の軸方向への移動を制限することができる。

前記駆動装置の内部に空洞部を設けることが好ましい。
これにより、空洞部内に流体を流動させることで歯車およびウォームギヤに発生する熱を放出し冷却することができる。

前記空洞部は冷却手段と連通することが好ましい。
これにより、空洞部内に冷却手段から流体を流入および流出し循環させることで、より効率的に駆動装置を冷却することができる。

画像形成装置は、
前記記載の駆動装置と、
トナーにより中間転写ベルトに画像潜像を形成するプロセスユニットと、
内部にトナーを収容し、カップリングギヤを有する供給ローラの駆動に合わせて前記プロセスユニットにトナーを供給するトナーボトルとを備え、
前記駆動装置のウォームギヤをクラッチを介してカップリングに連結し、前記カップリングを前記トナーボトルのカップリングギヤと着脱可能に噛み合わせ、前記駆動装置の傘歯車を駆動連結部材を介して駆動源に連結することが好ましい。

本発明によれば、駆動軸、傘歯車およびウォームギヤを樹脂により一体成形するので、ウォームギヤが駆動軸に対してがたつくのを防止することができる。また、傘歯車は駆動軸の軸方向に沿って順に設けられた複数のウォームギヤのうち最も外側のウォームギヤに隣接して配設されるので、駆動装置を射出成形により簡単に製造することができる。

本発明に係る駆動装置を備えた画像形成装置の概略図である。 （ａ）は図１の画像形成装置に用いるトナーボトルを正面から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）を背面から見た斜視図である。 図２のトナーボトルを設置するトナーボトルホルダの斜視図である。 図３のトナーボトルホルダの背面図である。 図２のトナーボトル内の供給ローラを駆動する駆動部の斜視図である。 本発明に係る駆動装置の斜視図である。 （ａ）は図６の駆動装置の切欠き部を示す拡大斜視図、（ｂ）は（ａ）の切欠き部に第４ウォームギヤを装着した状態を示す断面図である。 （ａ）は図６の駆動装置の変形例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の駆動装置に連通孔を設けた断面図である。 図６の駆動装置の更なる変形例を示す斜視図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１に、タンデム式のカラーレーザプリンタである画像形成装置１１を示す。この画像形成装置１１はプロセスユニット１２と、転写ユニット１３と、露光ユニット１４と、給紙ユニット１５と、クリーニングユニット１６とを備える。

プロセスユニット１２は、転写ユニット１３の中間転写ベルト１８に沿って４カ所に配置され、それぞれクリーニングユニット１６側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行うことにより、中間転写ベルト１８の表面にカラー画像を形成する。各プロセスユニット１２は、イエローのプロセスユニット１２で代表的に示すように、感光体ドラム２０の周囲に帯電装置２１と現像装置２２と清掃装置２３とを備える。

帯電装置２１は、感光体ドラム２０の表面に所定の表面電位を形成する。この表面電位は、露光ユニット１４によって露光されることにより静電潜像となる。

現像装置２２は、感光体ドラム２０にトナーを供給して静電潜像を現像する。現像装置２２の上方には、現像装置２２にトナーを補給するトナーボトル４１が、トナーボトルホルダ４３に着脱可能に設置されている。

清掃装置２３は感光体ドラム２０への転写後、この表面に残留するトナーを回収して清掃する。

転写ユニット１３は一対の支持ローラ２７、２８に中間転写ベルト１８を架け渡し、駆動装置（図示せず）により支持ローラ２７を駆動させ、中間転写ベルト１８を矢印Ａ方向に駆動する。また、転写ユニット１３は、イエローの感光体ドラム２０で代表的に示すように、感光体ドラム２０と対向して１次転写部を構成する１次転写ローラ３１と、支持ローラ２７と対向して２次転写部を構成する２次転写ローラ３３とを有する。

露光ユニット１４は、感光体ドラム２０に対してレーザ光を照射し、図示しないパソコンから送付される画像データに対応する静電潜像を形成する。

給紙ユニット１５は、給紙カセット３５および手差し給紙カセット３６に収容した記録媒体Ｓを順次、搬送ローラ３７を介して２次転写部へと搬送する。２次転写部に搬送された記録媒体Ｓには中間転写ベルト１８上に形成されたトナー像が転写され、定着ユニット３８で転写されたトナー像が定着された後、排出トレイ３９へと搬出される。

クリーニングユニット１６は中間転写ベルト１８に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト１８に残留するトナーを回収してクリーニングする。

次に、トナーボトル４１について詳述する。
図２に示すトナーボトル４１は内部にトナーが収容され、このトナーを供給ローラ（図示せず）により撹拌搬送することで、トナーボトル４１の底面に設けた開口（図示せず）からトナーを現像装置２２に供給する。前記供給ローラはトナーボトル４１の背面に露出するカップリングギヤ４２を有している。

図３は、トナーボトル４１が装着されるトナーボトルホルダ４３を示す。トナーボトルホルダ４３には、トナーボトル４１が図中矢印方向に嵌め込まれたときに、トナーボトル４１のカップリングギヤ４２と噛み合うカップリング４４が設けられている。このカップリング４４は、図４に示すトナーボトルホルダ４３の背面側に配設された公知のクラッチ４５を介して、後述する駆動装置５１とそれぞれ連結している。クラッチ４５としては例えば、電磁クラッチまたはバネクラッチなどを採用し得る。

図４から図６に、本発明に係る駆動装置５１の実施形態を示す。駆動装置５１は駆動軸５３と、駆動軸５３の一端側近傍に形成された傘歯車５２と、駆動軸５３の他端から傘歯車５２に向かって軸方向に順に形成された第１ウォームギヤ５４Ｙ、第２ウォームギヤ５４Ｍ、および第３ウォームギヤ５４Ｃとからなり、樹脂により一体成形されている。また、傘歯車５２と、この傘歯車５２に隣接するように駆動軸５３の外周に形成された環状凸部５６ａとの間に、断面が凹形状からなる係合部５６が形成されている。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、駆動軸５３の第１ウォームギヤ５４Ｙと反対側の端部には凹部５７を有する面取り部５８が形成されている。この面取り部５８に別体のウォームギヤである樹脂製の第４ウォームギヤ５４Ｋを外挿し、第４ウォームギヤ５４Ｋの内周面に突設した凸面５９が凹部５７に係合することで装着することができる。

駆動装置５１は、駆動軸５３の第１ウォームギヤ５４Ｙ側の端部をトナーボトルホルダ４３に配設された第１軸受４７ａと嵌合し、かつ、駆動軸５３の第４ウォームギヤ５４Ｋ側の端部を傘歯車５２と第４ウォームギヤ５４Ｋの間に配設された第２軸受４７ｂと嵌合すると共に、駆動軸５３が各ウォームギヤ５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃに近接するように配設された複数の支持部４８に回転支持されている（図４参照）。傘歯車５２は画像形成装置１１の本体側駆動源（図示せず）に連結している駆動連結部材６１と噛合している。そして、係合部５６はトナーボトルホルダ４３に形成されたリブ４９と係合し軸方向の移動が拘束されている。

各ウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ）に対向して、トナーボトルホルダ４３の背面には各ウォームギヤ５４と噛み合うウォームホイール４６（４６Ｙ、４６Ｍ、４６Ｃ、４６Ｋ）が取り付けられている。ウォームホイール４６（４６Ｙ、４６Ｍ、４６Ｃ、４６Ｋ）はクラッチ４５を介して、カップリング４４に連結されている。

以下、駆動装置５１の動作について説明する。
駆動連結部材６１が駆動すると、傘歯車５２を介して第１軸受４７ａおよび第２軸受４７ｂに支持されている駆動軸５３が回転する。駆動軸５３が回転することにより、４つのウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ）は同方向に同時に回転する。この４つのウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ）の回転によって、ウォームホイール４６（４６Ｙ、４６Ｍ、４６Ｃ、４６Ｋ）が駆動軸５３の軸方向と直交する方向に、同時に同方向に回転する。ウォームホイール４６（４６Ｙ、４６Ｍ、４６Ｃ、４６Ｋ）が回転すると、クラッチ４５に駆動力が伝達する。必要に応じてクラッチ４５をオンまたはオフすることでカップリング４４およびトナーボトル４１のカップリングギヤ４２を介して供給ローラの回転を制御し、トナーボトル４１から現像装置２２へのトナーの供給を制御することができる。

駆動軸５３および３つのウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ）は、樹脂材料で一体成形され、かつ第４ウォームギヤ５４Ｋも樹脂材料で成形されている。従って、ウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ）が駆動軸５３に対してがたつくのを防止することができる。また、傘歯車５２は、駆動軸５３の軸方向に沿って順に設けられた複数のウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ）のうち最も外側の第３ウォームギヤ５４Ｃに隣接して配設されているので、駆動装置５１の駆動軸５３を射出成形により簡単に製造することができる。

傘歯車５２が、３つのウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ）と着脱可能な第４ウォームギヤ５４Ｋとの間に配設されているので、傘歯車５２を駆動装置５１の端部に設ける場合と比べて、傘歯車５２と４つのウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ）とによる駆動軸５３のねじれを抑制すると共に、駆動装置５１を小型化することができる。

また、駆動装置５１の係合部５６がリブ４９と係合するので、駆動源に連結する駆動連結部材６１と噛み合い、軸方向に力を受ける傘歯車５２に近い位置でトナーボトルホルダ４３に対して駆動装置５１を固定している。これにより、駆駆動装置５１が前記軸方向の力を受けたり熱膨張することにより軸方向に移動するのを制限することができる。

本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
駆動軸５３に関しては図８（ａ）に示すように、駆動軸５３の内周に軸方向に貫通する空洞部６３を備える構成を採用し得る。これにより、空洞部６３内で空気が自然に対流し、傘歯車５２およびウォームギヤ５４（５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ）に発生する熱を放出して冷却することができる。また図８（ｂ）に示すように、空洞部６３に軸方向に並置し外部と連通する連通孔６４を形成することで、冷却効率を高めることができる。

更に、図９に示すように、前記空洞部６３の両端を公知のダクト６５ａおよびファン６５ｂからなる冷却装置（冷却手段）６５と連通させてもよい。これにより、空洞部６３内の流体がダクト６５ａに流入しファン５４ｂで冷却されて空洞部６３内に戻るので、より冷却効率を高めることができる。

前記実施形態では駆動装置５１は、トナーボトル４１の供給ローラを駆動しているがこれに限定されず、例えば感光体ドラム２０または現像装置２２を駆動してもよい。

１１ 画像形成装置
４９ リブ
５１ 駆動装置
５２ 傘歯車
５３ 駆動軸
５４ ウォームギヤ
５４Ｙ 第１ウォームギヤ
５４Ｍ 第２ウォームギヤ
５４Ｃ 第３ウォームギヤ
５４Ｋ 第４ウォームギヤ（別体のウォームギヤ）
５６ 係合部
６１ 駆動連結部材
６３ 空洞部
６５ 冷却装置（冷却手段）

Claims (7)

1. 駆動軸と、該駆動軸に同軸に設けられ駆動源と連結する傘歯車と、前記駆動軸に設けられた複数のウォームギヤとを備えた駆動装置において、
   前記駆動軸、傘歯車およびウォームギヤが樹脂により一体成形されたことを特徴とする駆動装置。
2. 前記傘歯車は、前記駆動軸の軸方向に沿って順に設けられた複数のウォームギヤのうち最も外側のウォームギヤに隣接して配設されたことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記駆動装置の端部に装着される別体のウォームギヤを更に備え、
   前記傘歯車は、前記複数のウォームギヤと別体のウォームギヤとの間に配設されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記駆動軸に前記傘歯車に隣接する係合部を設け、該係合部に係合して前記駆動軸の軸方向の移動を拘束するリブを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
5. 前記駆動装置の内部に空洞部を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
6. 前記空洞部は冷却手段と連通することを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置と、
   トナーにより中間転写ベルトに画像潜像を形成するプロセスユニットと、
   内部にトナーを収容し、カップリングギヤを有する供給ローラの駆動に合わせて前記プロセスユニットにトナーを供給するトナーボトルとを備え、
   前記駆動装置のウォームギヤをクラッチを介してカップリングに連結し、前記カップリングを前記トナーボトルのカップリングギヤと着脱可能に噛み合わせ、前記駆動装置の傘歯車を駆動連結部材を介して駆動源に連結したことを特徴とする画像形成装置。

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