JP2012155070A - 回転軸の支持構造及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置１において、ギヤを介した動力伝達が抱える異常音発生の問題を簡単な構成で解消する。
【解決手段】駆動モータ４０の動力にて回転する定着駆動軸４２と、定着駆動軸４２を回転可能に軸支する軸受部４４を有する軸受保持体４３と、軸受保持体４３が取り付けられるユニットフレーム４１とを備える。定着駆動軸４２から下流ギヤ列５０を介して加圧ローラ３２に動力伝達可能に構成する。ユニットフレーム４１に軸受保持体４３を介して定着駆動軸４２を支持した状態で、軸受部４４をユニットフレーム４１から定着駆動軸４２の長手方向に離れた位置におく。
【選択図】図２

Description

本願発明は、回転軸の支持構造及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。画像形成装置には、プリンタ、複写機、ファクシミリ及びこれらの機能を複合的に備えた複合機といった各種のものが含まれる。

従来から、画像形成装置等に採用される回転軸の支持構造は、フレームやブラケットといった構造体に軸受を固定し、当該軸受に回転軸を挿通させて回転可能に軸支するのが一般的である。モータ等の駆動源から回転軸に伝達された回転動力は、ギヤ列を介して被駆動部材に伝達される。被駆動部材としては、例えば定着装置の加圧ローラや画像プロセス装置の転写ローラ等が挙げられる（例えば特許文献１等参照）。

特開２００５−９１７２５号公報

ギヤを介した動力伝達は画像形成装置を含む様々な分野で広く実施されるが、当該構造はギヤ間のバックラッシュに起因する異常音発生の問題を抱えている。すなわち、被駆動部材の回転負荷が変動すると、ギヤ間のバックラッシュ等に起因してギヤの歯面同士が衝突する。そうすると、その衝撃が軸受を経由して構造体を振動させ、異常音が生ずることになる。特に、カム機構等を用いて定着ローラに対して接離動可能な加圧ローラや、中間転写ベルトに対して接離動可能な二次転写ローラが被駆動部材である場合に、異常音発生が強く懸念される。

本願発明はこのような現状を改善することを技術的課題とするものである。

請求項１の発明に係る回転軸の支持構造は、駆動源の動力にて回転駆動する回転軸と、前記回転軸を回転可能に軸支する軸受部を有する軸受保持体と、前記軸受保持体が取り付けられる支持部材とを備えており、前記回転軸から下流ギヤ列を介して被駆動部材に動力伝達可能であり、前記支持部材に前記軸受保持体を介して前記回転軸を支持した状態で、前記軸受部は前記支持部材から前記回転軸の長手方向に離れた位置にあるというものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載した回転軸の支持構造において、前記回転軸及び前記軸受保持体を前記支持部材としての構造体に組み込むことによって、駆動ユニットが構成されているというものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載した回転軸の支持構造において、前記回転軸を構造体に組み込むことによって駆動ユニットが構成されており、前記支持部材及び前記軸受保持体は前記構造体の外部に配置されているというものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のうちいずれかに記載した回転軸の支持構造において、前記軸受保持体を少なくとも１つ有しているというものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のうちいずれかに記載した回転軸の支持構造において、前記下流ギヤ列は前記回転軸の動力伝達下流側に設けられた出力ギヤを含んでおり、前記軸受保持体は、その軸受部が前記出力ギヤに近付くように、前記支持部材のうち前記出力ギヤに近い側に配置されているというものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のうちいずれかに記載した回転軸の支持構造を備えている画像形成装置であって、前記被駆動部材が接離動可能な回転体対であるというものである。

本願の請求項に記載された発明によると、例えば、被駆動部材の回転負荷変動によって下流ギヤ列の歯面同士が衝突したとしても、その衝撃は軸受部から支持部材に直接伝播するのではなく、一旦軸受保持体に伝播することになる。このため、前記支持部材に作用する衝撃力が弱まって前記支持部材の振動を小さくできる。つまり、前記軸受保持体が衝撃を緩和する緩衝材の役割を果たし、その結果、異常音の発生を抑制できる。

プリンタの概略説明図である。 第１実施形態における定着装置の駆動構造を示す拡大側面断面図である。 第２実施形態における定着装置の駆動構造を示す拡大側面断面図である。

以下に、本願発明を画像形成装置の一例であるタンデム方式のカラーデジタルプリンタ（以下、プリンタと称する）に適用した実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば「左右」「上下」等）を用いる場合は、図１において紙面に直交した方向を正面視とし、これを基準にしている。これらの用語は説明の便宜のために用いたものであり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）．プリンタの概要
まず、図１を参照しながら、プリンタ１の概要について説明する。図１に示すように、プリンタ１は、その筐体２内に、画像プロセス装置３、給紙装置４、及び定着装置５等を備えている。詳細は図示していないが、プリンタ１は、例えばＬＡＮといったネットワークに接続されていて、外部端末（図示省略）等からの印刷指令を受け付けると、当該指令に基づいて印刷を実行するように構成されている。

筺体２内の下部に位置する給紙装置４は、記録材Ｐを収容する給紙カセット２１、給紙カセット２１内の記録材Ｐを最上層から１枚ずつ繰り出す給紙ローラ２２、繰り出された記録材Ｐを１枚ずつに分離する分離ローラ対２３、及び、１枚に分離された記録材Ｐを所定のタイミングにて画像プロセス装置３に搬送するレジストローラ対２４等を備えている。各給紙カセット２１内の記録材Ｐは、給紙ローラ２２及び分離ローラ対２３の回転にて、最上層のものから１枚ずつ搬送経路３０に送り出される。搬送経路３０は、給紙装置４の給紙カセット２１から、レジストローラ対２４のレジストニップ部、画像プロセス装置３の二次転写ニップ部、及び定着装置５の定着ニップ部を経て、筐体２上部にある排紙ローラ対２６に至る。

給紙カセット２１内の記録材Ｐは、その通紙幅（搬送方向Ｓと直交する幅寸法）の中央を基準にして、搬送経路３０に向けて矢印Ｓ方向に搬送するセンター基準にセットされる。実施形態では、給紙カセット２１内に、給紙前の記録材Ｐをセンター基準に幅寄せするための一対の側部規制板２５を備えている。一対の側部規制板２５は、通紙幅方向（搬送方向Ｓと直交する方向）に互いに連動して遠近移動するように構成されている。給紙カセット２１内の記録材Ｐを一対の側部規制板２５にて通紙幅方向両側から挟持することによって、給紙カセット２１内の記録材Ｐがその規格に拘らずセンター基準にセットされる。従って、画像プロセス装置３での転写処理や、定着装置５での定着処理もセンター基準で実行される。

給紙装置４の上方に位置する画像プロセス装置３は、像担持体の一例である感光体１３上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する役割を担うものであり、中間転写ベルト６、及びイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する計４つの作像部７等を備えている。中間転写ベルト６も像担持体の一例であり、筐体２内の中央部右側に位置する駆動ローラ８と、同じく中央部左側に位置する従動ローラ９とに巻き掛けられている。中間転写ベルト６のうち駆動ローラ８に巻き掛けられた部分の外側に二次転写ローラ１０が配置されている。中間転写ベルト６と二次転写ローラ１０との当接部分が、二次転写領域である二次転写ニップ部になっている。中間転写ベルト６のうち従動ローラ９に巻き掛けられた部分の外側には、中間転写ベルト６上の未転写トナーを除去する転写ベルトクリーナ１２が配置されている。

４つの作像部７は、中間転写ベルト６の下方において、図１の左からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に、中間転写ベルト６に沿って並べて配置されている。なお、図１では説明の便宜上、各作像部７に、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。各作像部７は感光体１３を備えている。感光体１３の周囲には、図１における時計回りの回転方向に沿って順に、帯電器１４、露光部１９、現像器１５、一次転写ローラ１６、及び感光体クリーナ１７が配置されている。

各作像部７において、帯電器１４にて帯電される感光体１３に、露光部１９からレーザービームが投射されると、静電潜像が形成される。静電潜像は、現像器１５から供給されるトナーにて反転現像されて各色のトナー像となり、一次転写ニップ部において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体１３から中間転写ベルト６の外周面に一次転写されて重ねられる。感光体１３に残った未転写トナーは感光体クリーナ１７にて掻き取られ、感光体１３上から取り除かれる。そして、記録材Ｐが二次転写ニップ部１１を通過する際に、重ね合わされた４色のトナー像が記録材Ｐに一括して二次転写される。中間転写ベルト６に残った未転写トナーは転写ベルトクリーナ１２にて掻き取られ、中間転写ベルト６上から取り除かれる。

画像プロセス装置３における二次転写ローラ１０の上方に位置する定着装置５は、ハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着ローラ３１と、定着ローラ３１に対峙する加圧ローラ３２とを備えている。定着ローラ３１と加圧ローラ３２との当接部分が定着領域である定着ニップ部になっている。二次転写ニップ部１１を通過して未定着トナー像を載せた記録材Ｐは定着ローラ３１と加圧ローラ３２との間の定着ニップ部を通過する際に加熱・加圧され、記録材Ｐ上に未定着トナー像が定着される。その後、記録材Ｐは、排紙ローラ対２６の回転にて排紙トレイ２７上に排出される。

（２）．定着装置における駆動構造の第１実施形態
次に、図２を参照して、定着装置５における駆動構造の第１実施形態を説明する。第１実施形態では、被駆動部材の一例として、定着装置５の定着ローラ３１及び加圧ローラ３２（回転体対）が採用されている。この場合、定着ローラ３１に対して加圧ローラ３２がカム機構（図示省略）を用いて接離動する構成になっている。定着処理の際に加圧ローラ３２が定着ローラ３１に圧接し、それ以外では加圧ローラ３２が定着ローラ３１から離間することになる。

さて、プリンタ１における筐体２内の背面側には、動力を発生する駆動源としての駆動モータ４０と、構造体（支持部材）としてのユニットフレーム４１とが配置されている。ユニットフレーム４１の前後側板４１ａ，４１ｂには、駆動モータ４０の動力にて回転駆動する回転軸としての定着駆動軸４２が、定着ローラ３１及び加圧ローラ３２と平行状に延びる姿勢で支持されている。この場合、定着駆動軸４２は、軸受部４４を有する円筒状の軸受保持体４３を介して前後側板４１ａ，４１ｂに支持されている。すなわち、前後側板４１ａ，４１ｂには、前後方向の同心状に貫通する円筒状の軸受保持体４３がネジにて取り付けられている。各軸受保持体４３の軸受部４４が定着駆動軸４２を回転可能に軸支している。なお、第１実施形態では、一対の軸受保持体４３によって定着駆動軸４２の長手方向２箇所を支持しているが、これに限らず、軸受保持体４３は少なくとも１つあれば足りる。この場合、定着駆動軸４２における長手方向の残り一端側は、前後側板４１ａ，４１ｂのいずれかに取り付けられた軸受に回転可能に軸支させればよい。

図２に示すように、駆動モータ４０と定着駆動軸４２との間には、動力伝達用の上流ギヤ列４５が配置されている。駆動モータ４０は、上流ギヤ列４５を介して定着駆動軸４２に動力伝達可能に連結されている。第１実施形態の上流ギヤ列４５は、駆動モータ４０のモータ軸４６に固着されたモータギヤ４７と、定着駆動軸４２の動力伝達上流側に固着された入力ギヤ４９と、モータギヤ４７及び入力ギヤ４９に噛み合う入力中継ギヤ４８とを含んでいる。駆動モータ４０の動力は、モータギヤ４７から入力中継ギヤ４８及び入力ギヤ４９を経て、定着駆動軸４２に伝達される。

一方、定着駆動軸４２と被駆動部材である加圧ローラ３２（又は定着ローラ３１であってもよい）との間には、動力伝達用の下流ギヤ列５０が配置されている。この場合、定着駆動軸４２は、下流ギヤ列５０を介して加圧ローラ３２に動力伝達可能に連結されている。第１実施形態の下流ギヤ列５０は、定着駆動軸４２の動力伝達下流側に固着された出力ギヤ５１（ドッキングギヤといってもよい）と、加圧ローラ３２のローラ軸５４に固着された加圧駆動ギヤ５３と、出力ギヤ５１及び加圧駆動ギヤ５３に噛み合う出力中継ギヤ５２とを含んでいる。定着駆動軸４２に伝達された回転動力は、出力ギヤ５１から出力中継ギヤ５２及び加圧駆動ギヤ５３を経て、加圧ローラ３２を回転駆動させる。定着ローラ３１は加圧ローラ３２との圧接摩擦力にて連れ回りする。なお、定着ローラ３１と加圧ローラ３２とにおける駆動・従動の関係は逆であっても差し支えない。

各軸受保持体４３は、ユニットフレーム４１の前後側板４１ａ，４１ｂにおいて出力ギヤ５１に近い側に配置されている。そして、各軸受保持体４３は、出力ギヤ５１に近付く前向きに突出する姿勢で、前後側板４１ａ，４１ｂに取り付けられている。各軸受保持体４３内の軸受部４４は、前後側板４１ａ，４１ｂから定着駆動軸４２の長手方向に離れた位置におかれている。第１実施形態では、出力ギヤ５１に近付くように、軸受保持体４３内の前寄り部位に軸受部４４が設けられている。各軸受保持体４３内において、定着駆動軸４２は軸受保持体４３の軸受部４４に接触しているだけである。軸受保持体４３の内壁と定着駆動軸４２とは非接触の状態に保持されている。第１実施形態では、一対の軸受保持体４３を介して定着駆動軸４２をユニットフレーム４１の前後側板４１ａ，４１ｂに組み込むことによって、駆動ユニット５５が構成されている。なお、第１実施形態の軸受保持体４３は、ガラス等が無添加のＰＯＭ（ポリアセタール）やＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂製で、比較的弾性の高いもの（ヤング率の低いもの）が採用される。

以上の構成によると、ユニットフレーム４１の前後側板４１ａ，４１ｂに軸受保持体４３を介して定着駆動軸４２を支持した状態で、軸受保持体４３の軸受部４４が前後側板４１ａ，４１ｂから定着駆動軸４２の長手方向に離れた位置におかれるから、例えば、被駆動部材である加圧ローラ３２の回転負荷変動によって下流ギヤ列５０の歯面同士が衝突したとしても、その衝撃は軸受部４４から前後側板４１ａ，４１ｂに直接伝播するのではなく、一旦軸受保持体４３に伝播することになる。このため、前後側板４１ａ，４１ｂに作用する衝撃力が弱まって前後側板４１ａ，４１ｂの振動を小さくできる。つまり、軸受保持体４３が衝撃を緩和する緩衝材の役割を果たし、その結果、異常音の発生を抑制できる。

特に第１実施形態では、カム機構等を用いて定着ローラ３１に対して接離動可能な加圧ローラ３２が被駆動部材であるため、カム機構等による力の作用方向の変化で大きな衝撃が生ずるものと解されるが、軸受保持体４３の軸受部４４を前後側板４１ａ，４１ｂから定着駆動軸４２の長手方向に離れた位置におくことによって、前後側板４１ａ，４１ｂに衝撃力が作用し難く、異常音の低減効果が大きいのである。

また、一対の軸受保持体４３を介して定着駆動軸４２をユニットフレーム４１の前後側板４１ａ，４１ｂに組み込むことによって、駆動ユニット５５が構成されているから、プリンタ１の製造工程において、定着装置５の駆動構造（駆動ユニット５５）をユニット単位で組み付けでき、組付作業性の向上を図れる。更に、軸受保持体４３は、その軸受部４４が出力ギヤ５１に近付くように、前後側板４１ａ，４１ｂにおいて出力ギヤ５１に近い側に配置されているから、定着駆動軸４２の支持スパンの延長に寄与できることに加え、前記衝撃によって定着駆動軸４２に作用するモーメントを小さくできる。その結果、前記衝撃による定着駆動軸４２の撓みを抑制して、出力ギヤ５１を含む下流ギヤ列５０の摩耗を防止できる。

（３）．定着装置における駆動構造の第２実施形態
次に、図３を参照して、定着装置５における駆動構造の第２実施形態を説明する。第２実施形態では、ユニットフレーム４１の前後側板４１ａ，４１ｂに定着駆動軸４２を組み込むことによって駆動ユニット６５が構成されている。ユニットフレーム４１の後側板４１ｂと、ユニットフレーム４１の前側板４１ａに隣接する本体フレーム６１とに、定着駆動軸４２が支持されている。この場合、定着駆動軸４２の動力伝達上流側は、ユニットフレーム４１の後側板４１ｂに取り付けられた軸受６２に回転可能に軸支されている。定着駆動軸４２の長手方向中途部は、ユニットフレーム４１の前側板４１ａ及び本体フレーム６１を貫通している。本体フレーム６１のうちユニットフレーム４１の前側板４１ａと反対側には、定着装置５をユニットとして案内支持する定着レール６３が取り付けられている。定着レール６３は、定着駆動軸４２を挿通させる円筒ボス部６３ａを有しており、軸受保持体としても機能し得るものである。定着レール６３の円筒ボス部６３ａ内に軸受部６４が設けられている。円筒ボス部６３ａ内の軸受部６４に、定着駆動軸４２の動力伝達下流側が回転可能に軸支されている。従って、第２実施形態では本体フレーム６１が支持部材に相当する。そして、本体フレーム６１と定着レール６３とをユニットフレーム４１の外部に位置させている。

定着レール６３は、本体フレーム６１において出力ギヤ５１に近い側に位置している。定着レール６３の円筒ボス部６３ａは、出力ギヤ５１に近付くように前向きに突出している。円筒ボス部６３ａ内の軸受部６４は、本体フレーム６１から定着駆動軸４２の長手方向に離れた位置におかれている。第２実施形態では、出力ギヤ５１に近付くように、円筒ボス部６３ａ内の前寄り部位に軸受部６４が設けられている。

図３に示すように、駆動モータ４０と定着駆動軸４２との間にある上流ギヤ列４５は、ユニットフレーム４１内（前後側板４１ａ，４１ｂの間）に収容されている。すなわち、定着駆動軸４２の動力伝達上流側に固着された入力ギヤ４９はユニットフレーム４１の前後側板４１ａ，４１ｂの間に位置している。また、駆動モータ４０のモータ軸４６に固着されたモータギヤ４７、並びに、モータギヤ４７及び入力ギヤ４９に噛み合う入力中継ギヤ４８も、ユニットフレーム４１の前後側板４１ａ，４１ｂの間に位置している。その他の構成は第１実施形態とほぼ同様である。

第２実施形態のように構成した場合は、本体フレーム６１に定着レール６３を介して定着駆動軸４２を支持した状態で、定着レール６３の軸受部６４が本体フレーム６１から定着駆動軸４２の長手方向に離れた位置におかれることになるから、例えば、被駆動部材である加圧ローラ３２の回転負荷変動によって下流ギヤ列５０の歯面同士が衝突したとしても、その衝撃は一旦定着レール６３に伝播し、定着レール６３が衝撃を緩和する緩衝材の役割を果たす。その結果、第１実施形態の場合と同様に、異常音の発生を抑制できる。

特に第２実施形態では、定着駆動軸４２をユニットフレーム４１に組み込むことによって駆動ユニット６５が構成されており、本体フレーム６１及び軸受保持体としての定着レール６３はユニットフレーム４１の外部に配置されているから、軸受保持体に定着レール６３のような別機能を付加することが可能になる。また、軸受保持体としての定着レール６３をユニットフレーム４１の外部に配置することによって、定着レール６３における外形形状の自由度が向上するから、定着駆動軸４２の支持スパンをより一層長く設定できるだけでなく、定着レール６３の緩衝材としての機能向上にも貢献する。

（４）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンタを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。また、いずれの実施形態においても、被駆動部材は、定着装置５の定着ローラ３１及び加圧ローラ３２に限定されるものではない。例えば、画像プロセス装置３の中間転写ベルト６と二次転写ローラ１０とを被駆動部材に採用してもよい。二次転写ローラ１０を中間転写ベルト６に接離動する構成にできることは言うまでもない。その他の回転体対を採用することも可能である。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１ プリンタ
５ 定着装置
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
４０ 駆動モータ（駆動源）
４１ ユニットフレーム（支持部材）
４２ 定着駆動軸（回転軸）
４３ 軸受保持体
４４，６４ 軸受部
５０ 下流ギヤ列
５５，６５ 駆動ユニット
６１ 本体フレーム（支持部材）
６３ 定着レール（軸受保持体）

Claims (6)

1. 駆動源の動力にて回転する回転軸と、前記回転軸を回転可能に軸支する軸受部を有する軸受保持体と、前記軸受保持体が取り付けられる支持部材とを備えており、
   前記回転軸から下流ギヤ列を介して被駆動部材に動力伝達可能であり、
   前記支持部材に前記軸受保持体を介して前記回転軸を支持した状態で、前記軸受部は前記支持部材から前記回転軸の長手方向に離れた位置にある、
   回転軸の支持構造。
2. 前記回転軸及び前記軸受保持体を前記支持部材としての構造体に組み込むことによって、駆動ユニットが構成されている、
   請求項１に記載した回転軸の支持構造。
3. 前記回転軸を構造体に組み込むことによって駆動ユニットが構成されており、前記支持部材及び前記軸受保持体は前記構造体の外部に配置されている、
   請求項１に記載した回転軸の支持構造。
4. 前記軸受保持体を少なくとも１つ有している、
   請求項１〜３のうちいずれかに記載した回転軸の支持構造。
5. 前記下流ギヤ列は前記回転軸の動力伝達下流側に設けられた出力ギヤを含んでおり、前記軸受保持体は、その軸受部が前記出力ギヤに近付くように、前記支持部材のうち前記出力ギヤに近い側に配置されている、
   請求項１〜４のうちいずれかに記載した回転軸の支持構造。
6. 請求項１〜５のうちいずれかに記載した回転軸の支持構造を備えている画像形成装置であって、
   前記被駆動部材が接離動可能な回転体対である、
   画像形成装置。

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