JP4876013B2 - Cooling structure of drive unit - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に代表される、家庭用及び産業用の精密機器に用いられる駆動ユニットの冷却構造に関する。 The present invention relates to a cooling structure for a drive unit used in home and industrial precision equipment represented by image forming apparatuses such as copying machines and printers.
電子写真方式を用いた従来の画像形成装置では、コピー動作を行う場合、装置本体内に配置された画像形成部において、帯電、露光、現像及び転写の各工程により記録媒体上に原稿画像データに基づく所定のトナー画像を形成する。そして、定着工程により未定着トナー画像を記録媒体に定着(固定)して永久像とした後、記録媒体を装置本体外部へと排出する。 In a conventional image forming apparatus using an electrophotographic system, when performing a copying operation, an image forming unit arranged in the apparatus main body converts original image data onto a recording medium by charging, exposing, developing, and transferring processes. A predetermined toner image is formed based thereon. Then, after fixing (fixing) the unfixed toner image on the recording medium by the fixing step to form a permanent image, the recording medium is discharged to the outside of the apparatus main body.
このような画像形成装置においては、画像形成部、トナー像の定着を行う定着ユニット及びその下流側の排出ユニット等は、像担持体、現像ローラ、転写ローラ、定着ローラ対や搬送ローラ対等の多数の回転体を備えているため、これらを回転駆動するための駆動ユニットが必要となる。 In such an image forming apparatus, an image forming unit, a fixing unit for fixing a toner image, and a discharge unit on the downstream side of the image forming unit, an image carrier, a developing roller, a transfer roller, a fixing roller pair, a conveying roller pair, and the like are many. Therefore, a drive unit for rotationally driving them is required.
従来の構成においては、板金製の本体フレームに対し金属製のギヤやシャフト、モータ等から成る駆動ユニットが直接取り付けられているため、振動や騒音が大きくなるという問題点があった。また、シャフトはカシメや圧入により、直接或いは取付板を介して本体フレームに取り付けられ、ギヤはEリング等を用いてシャフトに支持されるため、製造工程が煩雑となり部品点数も多くなる上、リサイクル時の分別作業も困難となっていた。 In the conventional configuration, a drive unit including a metal gear, a shaft, a motor, and the like is directly attached to a sheet metal main body frame, which causes a problem that vibration and noise increase. In addition, the shaft is attached to the main body frame by caulking or press-fitting, directly or via a mounting plate, and the gear is supported on the shaft by using an E-ring, etc., which makes the manufacturing process complicated and increases the number of parts. Time separation work was also difficult.
上記の問題点を解決するため、例えば特許文献1に開示されているような、装置本体のフレームに装着されるハウジングを樹脂で形成し、その間に立設された固定ピンにギヤを外挿する構成とした駆動ユニットが広く用いられている。このような構成とすれば、ギヤやモータが樹脂製のハウジングで覆われるため騒音や振動を抑制することができる。また、ギヤを支持するためのEリング等が不要となるため部品点数も削減でき、駆動ユニットの組み立て作業性も向上する。
In order to solve the above problems, for example, as disclosed in
しかしながら、樹脂製のハウジングを用いた場合、固定ピンとギヤのボス部との摩擦により固定ピンが高温となってハウジングが熱変形し、最悪の場合は溶融するという問題点があった。特にアイドルギヤが装着される固定ピンはギヤのボス部によって外周面が完全に覆われた構造となるため固定ピンとボス部との間に熱がこもり易く、効果的な冷却対策の開発が望まれていた。なお、ここでは画像形成装置を例に挙げて説明したが、駆動ユニットを用いる他の精密機器においても事情は同じであった。
本発明は、上記問題点に鑑み、簡易な構成でアイドルギヤと固定ピンとの摩擦による固定ピンの発熱を低減可能な駆動ユニットの冷却構造を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a drive unit cooling structure capable of reducing heat generation of a fixed pin due to friction between an idle gear and a fixed pin with a simple configuration.
上記目的を達成するために本発明は、樹脂製のハウジングと、該ハウジング内に立設される固定ピンと、該固定ピンに回転自在に外挿されるボス部及び該ボス部の外周面から放射状に延びる複数のリブを有するアイドルギヤと、を備えた駆動ユニットの冷却構造において、前記ボス部には前記固定ピンの外周面の一部が露出する開口部を設け、前記各リブには前記ボス部の周囲に前記開口部と連通する通気路を形成するための切り欠きを設けるとともに、前記ハウジングには前記通気路と駆動ユニット外部とを連通する通気孔を設けたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a resin housing, a fixing pin erected in the housing, a boss portion rotatably inserted in the fixing pin, and a radially outer surface of the boss portion. In the cooling structure of the drive unit comprising an idle gear having a plurality of extending ribs, the boss portion is provided with an opening through which a part of the outer peripheral surface of the fixing pin is exposed, and each rib has the boss portion. A notch for forming a ventilation path communicating with the opening is provided around the housing, and a ventilation hole for communicating the ventilation path and the outside of the drive unit is provided in the housing.
また本発明は、上記構成の駆動ユニットの冷却構造において、前記通気孔と対峙する前記アイドルギヤの端面と前記ハウジング内面との間に隙間を形成したことを特徴としている。 According to the present invention, in the cooling structure of the drive unit configured as described above, a gap is formed between the end face of the idle gear facing the vent hole and the housing inner face.
また本発明は、上記構成の駆動ユニットの冷却構造において、前記アイドルギヤ内を回転軸方向に貫通して前記通気路に連通する貫通孔を設けたことを特徴としている。 According to the present invention, in the cooling structure of the drive unit having the above-described configuration, a through hole that penetrates the idle gear in the direction of the rotation axis and communicates with the air passage is provided.
また本発明は、上記構成の駆動ユニットの冷却構造において、前記通気孔の外側近傍に前記ハウジング内の空気を排気するファンを配置したことを特徴としている。 According to the present invention, in the cooling structure of the drive unit configured as described above, a fan for exhausting the air in the housing is disposed in the vicinity of the outside of the vent hole.
本発明の第1の構成によれば、固定ピンの一部がアイドルギヤのボス部に設けられた開口部から露出するため、固定ピンに蓄積された摩擦熱は開口部を介して放熱され、放熱により暖められた空気はアイドルギヤのリブを切り欠くことで形成された通気路を介して通気孔から駆動ユニット外部に放出される。これにより、固定ピンの温度上昇が抑制されてハウジングの溶融を効果的に防止可能となる。 According to the first configuration of the present invention, since a part of the fixed pin is exposed from the opening provided in the boss portion of the idle gear, the frictional heat accumulated in the fixed pin is radiated through the opening, The air warmed by the heat radiation is discharged from the vent hole to the outside of the drive unit through the vent passage formed by cutting out the rib of the idle gear. Thereby, the temperature rise of the fixing pin is suppressed and the housing can be effectively prevented from melting.
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の駆動ユニットの冷却構造において、通気孔と対峙するアイドルギヤの端面とハウジング内面との間に隙間を形成することにより、通気路を通って通気孔に至る空気流にアイドルギヤの側方から隙間を通って通気孔に至る空気流が合流し、開口部からの放熱により暖められた空気は通気路付近に滞留することなく通気孔から効率良く放出される。 Further, according to the second configuration of the present invention, in the cooling structure for the drive unit of the first configuration, the gap is formed between the end surface of the idle gear facing the vent hole and the inner surface of the housing. The air flow from the side of the idle gear to the air vent through the gap merges with the air flow through the passage to the vent hole, and the air heated by the heat radiation from the opening does not stay near the vent passage It is discharged efficiently from the vent.
また、本発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成の駆動ユニットの冷却構造において、アイドルギヤ内を回転軸方向に貫通して通気路に連通する貫通孔を設けることにより、通気孔と反対側のギヤ端面からアイドルギヤ内を通って通気孔まで流れる空気流が発生する。これにより、固定ピンからの放熱により暖められた空気が更に効率良く放出されるため、固定ピンの温度上昇をより効果的に抑制可能となる。 According to the third configuration of the present invention, in the cooling structure of the drive unit of the first or second configuration, the through hole that penetrates the idle gear in the direction of the rotation axis and communicates with the air passage is provided. As a result, an air flow that flows from the gear end surface opposite to the vent hole to the vent hole through the idle gear is generated. Thereby, since the air warmed by the heat radiation from the fixing pin is released more efficiently, the temperature rise of the fixing pin can be more effectively suppressed.
また、本発明の第4の構成によれば、上記第1乃至第3のいずれかの構成の駆動ユニットの冷却構造において、通気孔の外側近傍にハウジング内の空気を排気するファンを配置することにより、通気路内の空気を含めて駆動ユニット内の熱気を強制的に排気できるため、固定ピンの温度上昇を一層効果的に抑制可能となる。 According to the fourth configuration of the present invention, in the cooling structure for the drive unit having any one of the first to third configurations, the fan for exhausting the air in the housing is disposed near the outside of the vent hole. As a result, the hot air in the drive unit including the air in the air passage can be forcibly exhausted, so that the temperature increase of the fixing pin can be more effectively suppressed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1及び図2は、本発明の冷却構造が組み込まれた第1実施形態の駆動ユニットをハウジング側及び支持板側から見た斜視図であり、図3は、図2において支持板を取り外した状態を示す斜視図である。なお、ここではタンデム型カラー画像形成装置においてイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの4色の画像形成部を駆動する駆動ユニットを例に挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are perspective views of the drive unit of the first embodiment in which the cooling structure of the present invention is incorporated as viewed from the housing side and the support plate side, and FIG. 3 is a view in which the support plate is removed from FIG. It is a perspective view which shows a state. In the following description, a drive unit that drives four color image forming units of yellow, cyan, magenta, and black in the tandem type color image forming apparatus will be described as an example.
図1及び図2に示すように、駆動ユニット100は、樹脂製のハウジング1a及び金属製の支持板1bから成るユニットフレーム1内に、複数の駆動出力ピン2、ギヤ列3等が取り付けられており、ハウジング1a及び支持板1bは複数のビス5により互いに連結されている。ハウジング1a側に突出する駆動入力ピン2の先端には各画像形成部に配置された現像ローラ、クリーニングローラ等の回転体の駆動入力軸(図示せず)に連結するためのカップリング機構が形成されている。また、ユニットフレーム1には各画像形成部に配置された感光体ドラムの中心軸(図示せず)が挿入されるボス穴10a〜10dが形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
支持板1b側には電磁クラッチ7及び駆動モータ9が装着されており、駆動モータ9からの駆動力はギヤ列3を介して駆動出力ピン2よりイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各画像形成部に伝達される。電磁クラッチ7は、ボス穴10d周辺のギヤ列(ブラックの画像形成部への駆動伝達機構)と、他のギヤ列(イエロー、シアン、マゼンタの画像形成部への駆動伝達機構)との間で駆動力の伝達及び遮断を行い、モノクロ画像形成時にはブラックの画像形成部への駆動伝達機構のみを駆動させ、カラー画像形成時には全ての画像形成部への駆動伝達機構を駆動させる。
An
本実施形態では、駆動モータ9の回転軸に固定された駆動出力ギヤ(図示せず)に係合するアイドルギヤ3aの固定ピンを冷却する冷却構造を設けている。以下、本発明の冷却構造について詳細に説明する。図4は、第1実施形態の駆動ユニットに用いられるアイドルギヤ3aの斜視図である。アイドルギヤ3aは、固定ピン11が回転自在に挿入されるボス部31と、大径部及び小径部から成り外周面にギヤ歯(図示せず)が形成されるギヤ部32と、ボス部31の外周面からギヤ部32に向かって放射状に延びる複数(ここでは8本)のリブ33とで構成されている。
In the present embodiment, a cooling structure for cooling the fixed pin of the
固定ピン11は金属製であり、一端にはハウジング1a(図1参照)に固定するためのDカット部11aが形成されている。アイドルギヤ3aのボス部31には、固定ピン11の外周面の一部を露出させる矩形状の開口部35が固定ピン11を挟んで対向する2箇所に形成されている。なお、図4では一方の開口部35のみを図示している。
The
また、各リブ33には、ボス部31に対峙する部分に台形状の切り欠き33aが形成されている。これにより、ボス部31の周囲には開口部35と連通する環状の通気路37が形成される。
Each
図5及び図6は、第1実施形態の駆動ユニットをアイドルギヤ3aの装着部分で切断した断面斜視図(図3のAA′断面)及び断面拡大図である。固定ピン11は、Dカット部11aが形成された一端がハウジング1側の支持部13aに嵌合され、他端が支持板1b側の支持部13bに嵌合されることでユニットフレーム1内に立設固定されている。アイドルギヤ3aはボス部31が固定ピン11に回転自在に外挿されることで、駆動出力ギヤからの回転駆動力を隣接する他のギヤに伝達可能となっている。また、アイドルギヤ3aの通気路37が連通する側の端面39aとハウジング1aの内面との間には隙間dが設けられている。
5 and 6 are a cross-sectional perspective view (cross-section AA ′ of FIG. 3) and an enlarged cross-sectional view of the drive unit according to the first embodiment cut along the mounting portion of the
ここで、アイドルギヤ3aがガタつきなく円滑に回転するように、ボス部31の内径は固定ピン11の外径と略同一径に設計されている。そのため、ボス部31の内面と固定ピン11の外周面との摺動により摩擦熱が発生して固定ピン11の温度が上昇する。そこで、ボス部31に開口部35を形成して固定ピン11の外周面の一部を露出させ、ボス部31の周囲にはリブ33の切り欠き33aにより通気路37を形成するとともに、ハウジング1aには通気路37と連通する位置に複数の通気孔40を形成している。
Here, the inner diameter of the
この構成により、固定ピン11に蓄積された摩擦熱は開口部35を介して放熱され、図6に破線矢印で示すように、放熱により暖められた空気は通気路37を介して通気孔40から駆動ユニット100の外部に放出される。従って、固定ピン11の温度上昇が抑制されてハウジング1aの溶融を効果的に防止可能となる。なお、ここでは開口部35をボス部31の対向する2箇所に設けたが、1箇所に設けても良いし、3箇所以上に設けても良い。
With this configuration, the frictional heat accumulated in the fixing
また、隙間dを設けることで、アイドルギヤ3aの側方から隙間dを通って通気孔40に至る空気流も発生する。これにより、通気路37を通って通気孔40に至る空気流に隙間dからの空気流が合流し、開口部35からの放熱により暖められた空気は通気路37付近に滞留することなく通気孔40から効率良く放出される。隙間dの寸法は、アイドルギヤ3aが回転時にハウジング1aに接触しないように部品公差を考慮して適宜設定すれば良い。
Further, by providing the gap d, an air flow from the side of the
図7は、本発明の第2実施形態の駆動ユニットに用いられるアイドルギヤ3aの斜視図である。本実施形態では、アイドルギヤ3aの内部を回転軸方向に貫通して通気路37に連通する貫通孔50が設けられている。アイドルギヤ3aの他の構成は第1実施形態の図4と同様であるため説明は省略する。
FIG. 7 is a perspective view of an
図8は、第2実施形態の駆動ユニットをアイドルギヤ3aの装着部分で切断した断面図である。駆動ユニット100の構成は第1実施形態の図6と同様であるため説明は省略する。本実施形態におけるアイドルギヤ3a周辺の空気の流れを図8に破線矢印で示す。本実施形態では、アイドルギヤ3aの支持板1b側の端面39bから貫通孔50及び通気路37を通過して通気孔40に至る(アイドルギヤ3a内を回転軸方向に貫通する)空気流と、アイドルギヤ3aの側方から隙間dを通って通気孔40に至る空気流とが発生する。これにより、第1実施形態に比べてアイドルギヤ3a周辺の空気がさらに効率良く循環するため、固定ピン11からの放熱により暖められた空気の排気も促進され、固定ピン11の温度上昇をより効果的に抑制可能となる。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the drive unit according to the second embodiment cut along the mounting portion of the
図9は、第1実施形態の駆動ユニット100において、通気孔40の外側近傍に駆動ユニット100内の空気を排気するファン60を配置した構成である。この構成により、通気路37内の空気を含めて駆動ユニット100内の熱気を通気孔40から強制的に排気できるため、固定ピン11の温度上昇を一層効果的に抑制可能となる。
FIG. 9 shows a configuration in which a
なお、ファン60は他のユニットの冷却ファンと兼用しても良いし、駆動ユニット100専用の冷却ファンとして別途配置しても良い。また、ここでは第1実施形態の駆動ユニット100とファン60の組み合わせについて説明したが、第2実施形態の駆動ユニット100にファン60を配置すれば、さらに効率的な放熱が可能となり、固定ピン11の冷却効果をより一層高めることができる。
Note that the
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態においては駆動モータ9の駆動出力ギヤに係合するアイドルギヤ3aに冷却構造を組み込んだ構成について説明したが、駆動ユニット100内の他のアイドルギヤにも適用できるのはもちろんである。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in each of the above-described embodiments, the configuration in which the cooling structure is incorporated in the
また、上記実施形態では樹脂製のハウジング1aと金属製の支持板1bとで構成されるユニットフレーム1を用いたが、樹脂のみで成型されたユニットフレーム1を用いても良い。その場合、固定ピン11の両端が樹脂材料で支持されるため、開口部35及び切り欠き33aをアイドルギヤ3aの軸方向両端に設け、通気孔40もユニットフレーム1の両面に形成すれば、ユニットフレーム1の熱変形や溶融を効果的に防止できる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態ではタンデム式カラー画像形成装置の画像形成部の駆動に用いられる駆動ユニットを例に挙げて冷却構造を説明したが、本発明はこれに限らず、例えば定着ユニットや排出ユニット等の駆動に用いられる駆動ユニットや、画像形成装置以外の精密機器に用いられる駆動ユニットにも全く同様に適用可能である。 In the above embodiment, the cooling structure has been described by taking the drive unit used for driving the image forming unit of the tandem color image forming apparatus as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, a fixing unit, a discharge unit, and the like. The present invention can be applied in exactly the same manner to a drive unit used for driving and a drive unit used for precision equipment other than the image forming apparatus.
本発明は、樹脂製のハウジングと、該ハウジング内に立設される固定ピンと、該固定ピンに回転自在に外挿されるボス部及び該ボス部の外周面から放射状に延びる複数のリブを有するアイドルギヤと、を備えた駆動ユニットの冷却構造において、ボス部には固定ピンの外周面の一部が露出する開口部を設け、各リブにはボス部の周囲に開口部と連通する通気路を形成するための切り欠きを設けるとともに、ハウジングには通気路と駆動ユニット外部とを連通する通気孔を設けている。 The present invention relates to a resin housing, a fixed pin erected in the housing, a boss portion rotatably inserted in the fixed pin, and a plurality of ribs extending radially from the outer peripheral surface of the boss portion. In the cooling structure of the drive unit provided with a gear, the boss portion is provided with an opening that exposes a part of the outer peripheral surface of the fixing pin, and each rib has an air passage that communicates with the opening around the boss portion. In addition to providing a notch for formation, the housing is provided with a vent hole that allows the vent path to communicate with the outside of the drive unit.
これにより、固定ピンに蓄積された摩擦熱は開口部を介して放熱され、放熱により暖められた空気は通気路を介してハウジングの通気孔から駆動ユニット外部に放出されるため、固定ピンの温度上昇を抑制してハウジングの溶融を効果的に防止できる簡易且つ低コストな冷却構造となる。 As a result, the frictional heat accumulated in the fixing pin is dissipated through the opening, and the air warmed by the heat dissipation is released from the ventilation hole of the housing to the outside of the drive unit through the ventilation path. A simple and low-cost cooling structure capable of effectively preventing the melting of the housing by suppressing the rise.
また、通気孔と対峙するアイドルギヤの端面とハウジング内面との間に隙間を形成したので、アイドルギヤの側方から隙間を通って通気孔に至る空気流が発生し、開口部からの放熱により暖められた空気は通気路付近に滞留することなく通気孔から効率良く放出される。さらに、アイドルギヤ内を回転軸方向に貫通して通気路に連通する貫通孔を設けておけば、固定ピンからの放熱により暖められた空気が更に効率良く放出されるため、固定ピンの温度上昇をより効果的に抑制可能となる。 In addition, since a gap is formed between the end surface of the idle gear facing the vent hole and the inner surface of the housing, an air flow from the side of the idle gear through the gap to the vent hole is generated, and heat is released from the opening. The warmed air is efficiently discharged from the vent hole without staying in the vicinity of the vent passage. Furthermore, if a through-hole that penetrates the inside of the idle gear in the direction of the rotation axis and communicates with the air passage is provided, the air warmed by the heat radiation from the fixing pin is released more efficiently. Can be more effectively suppressed.
また、ハウジング内の空気を排気するファンを配置して通気路内の空気を含めて駆動ユニット内の熱気を強制的に排気することで、固定ピンの温度上昇を一層効果的に抑制可能な冷却構造となる。 In addition, a fan that exhausts the air in the housing is arranged to forcibly exhaust the hot air in the drive unit including the air in the ventilation path, so that the temperature rise of the fixed pin can be suppressed more effectively. It becomes a structure.
1 ユニットフレーム
1a ハウジング
1b 支持板
2 駆動出力ピン
3 ギヤ列
3a アイドルギヤ
7 電磁クラッチ
9 駆動モータ
11 固定ピン
13a、13b 支持部
31 ボス部
32 ギヤ部
33 リブ
33a 切り欠き
35 開口部
37 通気路
39a、39b ギヤ端面
40 通気孔
50 貫通孔
60 ファン
100 駆動ユニット
d 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ボス部には前記固定ピンの外周面の一部が露出する開口部を設け、前記各リブには前記ボス部の周囲に前記開口部と連通する通気路を形成するための切り欠きを設けるとともに、前記ハウジングには前記通気路と駆動ユニット外部とを連通する通気孔を設けたことを特徴とする駆動ユニットの冷却構造。 A resin-made housing, a fixed pin standing in the housing, a boss portion rotatably inserted in the fixed pin, and an idle gear having a plurality of ribs extending radially from the outer peripheral surface of the boss portion. In the drive unit cooling structure provided,
The boss is provided with an opening through which a part of the outer peripheral surface of the fixing pin is exposed, and each rib is provided with a notch for forming an air passage communicating with the opening around the boss. In addition, a cooling structure for a drive unit, wherein the housing is provided with a vent hole for communicating the vent path with the outside of the drive unit.
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