JP6177631B2 - 駆動機構、及び駆動機構を備える画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、互いに周面で当接する第１回転部材及び第２回転部材を回転駆動させる駆動機構及び駆動機構を備える画像形成装置に関する。

用紙を給紙する給紙機構には、第１回転方向に回転駆動するフィードローラに第１回転方向のみに回転駆動力を伝達するワンウェイクラッチを設け、第１回転方向と同一方向に回転駆動して用紙の二重送りを防止するリバースローラに過負荷がかかると回転駆動力の伝達を遮断するトルクリミッタを設けているものがある（例えば、特許文献１参照。）。

このような供給機構では、フィードローラとリバースローラとの間の周速差が変化することで、フィードローラ及びリバースローラと用紙との間に摩擦力が生じ、フィードローラ及びリバースローラに対して第１回転方向とは逆方向の第２回転方向に回転させる力が働くことがある。フィードローラは、第２回転方向に回転させる力が働くと、ワンウェイクラッチが作用して、第１回転方向にのみ回転駆動して用紙を給紙する。リバースローラは、第２回転方向に回転させる力が過度に働かない限り、第１回転方向に回転駆動して用紙の二重送りを防止する。さらに、リバースローラは、第２回転方向に回転させる力が過度に働くと、トルクリミッタが作用して、フィードローラに追従して回転するため、リバースローラへ回転駆動力を伝達する駆動部（特に、ギアやベルト）の破損を防止することができる。

特開平８−２１７２７４号公報

一方、互いに周面で当接する第１回転部材及び第２回転部材のそれぞれを逆方向に回転駆動する駆動機構も画像形成装置に使用されている。このような駆動機構に従来の給紙機構の構成を適用すると、第１回転部材又は第２回転部材にそれぞれの回転方向とは逆方向に回転させる力が働いた時に、駆動部に過度な力がかかり、駆動部が破損することがある。

そこで、この発明の目的は、互いに周面で当接して逆方向に回転駆動する第１回転部材及び第２回転部材のうち、周速が速い第１回転部材にトルクリミッタを設け周速が遅い第２回転部材にワンウェイクラッチを設けることで、第１回転部材及び第２回転部材の周速差が変化しても駆動部に対して過度な力を伝達せず、駆動部の破損を防止できる駆動機構、及び駆動機構を備える画像形成装置を提供することである。

この発明の駆動機構は、第１回転部材、第２回転部材、第１駆動部、及び第２駆動部を備える。第１回転部材は、所定方向に回転駆動する。第２回転部材は、第１回転部材と互いに周面で当接して所定方向の逆方向に回転駆動し、周速が第１回転部材の周速よりも遅い。第１駆動部は、第１回転部材に回転駆動力を伝達する。第２駆動部は、第２回転部材に回転駆動力を伝達する。第１回転部材は、トルクリミッタを介して第１駆動部と接続される。第２回転部材は、ワンウェイクラッチを介して第２駆動部と接続される。

駆動機構は、第１回転部材に対して第１駆動部からの回転駆動力を伝達し、第２回転部材に対して第２駆動部からの回転駆動力を伝達する。回転駆動力が伝達されると、第１回転部材及び第２回転部材は、互いに周面で当接してそれぞれが逆方向に回転駆動する。

第１回転部材は、周速が第２回転部材の周速よりも速いため、第２回転部材に対して周速が速くなる力を働かせることがある。この力が過度に働くと、ワンウェイクラッチが作用し、第２回転部材のみが第１回転部材に追従して回転するため、第２回転部材から第２駆動部に過度な力が伝達されない。また、第１回転部材は、周速が第２回転部材の周速よりも早いため、第２回転部材によって周速が遅くなる力が働くことがある。この力が過度に働くと、トルクリミッタが作用し、第１回転部材が空回りするため、第１回転部材から第１駆動部に過度な力が伝達されない。

また、第１駆動部及び第２駆動部は、同一の駆動源を有することが好ましい。単一の駆動源によって第１回転部材及び第２回転部材に対して回転駆動力が伝達されるため、装置の大型化を防止するとともに、第１回転部材及び第２回転部材の回転駆動の制御を容易にすることができる。

また、上述の構成は、第１回転部材及び第２回転部材の周面の摩擦係数が異なる場合にも適用できる。

第１回転部材は、周面の摩擦係数が第２回転部材の周面の摩擦係数よりも高い場合に、周速が第２回転部材の周速よりも速いため、第２回転部材に対して周速が速くなる力を働かせる。この力が過度に働くと、ワンウェイクラッチが作用し、第２回転部材のみ第１回転部材に追従して回転するため、第２回転部材から第２駆動部に過度な力が伝達されない。また、第１回転部材は、周面の摩擦係数が第２回転部材の周面の摩擦係数よりも低い場合に、周速が第２回転部材の周速よりも早いため、第２回転部材によって周速が遅くなる力が働く。この力が過度に働くと、トルクリミッタが作用し、第１回転部材が空回りするため、第１回転部材から第１駆動部に過度な力が伝達されない。

これにより、第１回転部材及び第２回転部材の周面の摩擦係数が異なっても、第１駆動部及び第２駆動部に過度な力が伝達されないため、第１駆動部及び第２駆動部の破損を防止できる。

また、第１駆動部は、トルクリミッタを介して第１回転部材に接続されるギア又はベルトを含み、第２駆動部は、ワンウェイクラッチを介して第２回転部材に接続されるギア又はベルトを含んでもよい。これにより、負荷がかかりやすいギアやベルトに対して過度な力がかからないため、ギアやベルトの破損を防止できる。

この発明の画像形成装置は、上述の駆動機構を備える。第１回転部材は、トナー像を担持する像担持部材である。第２回転部材は、トナー像を第１回転部材側から第２回転部材側に移動させる転写部材である。

画像形成装置は、像担持部材を第１回転部材とし、転写部材を第２回転部材として構成した上述の駆動機構を備え、像担持部材の周速が転写部材の周速よりも速く構成される。これにより、転写性の向上を維持しつつ、像担持部材及び転写部材の周速差が変化しても、第１駆動部及び第２駆動部の破損を防止できる。

この発明によれば、第１回転部材及び第２回転部材の周速差が変化しても、第１駆動部及び第２駆動部に過度な力が伝達されないため、第１駆動部及び第２駆動部の破損を防止できる。

この発明の実施形態に係る駆動機構の駆動部側の模式図である。 同駆動機構の第１駆動部材側の模式図である。 同駆動機構の第２駆動部材側の模式図である。 同駆動機構の動作を説明するための図である。 他の実施形態に係る駆動機構の動作を説明するための図である。 この発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成部を示す図である。 同画像形成装置が備える駆動機構の模式図である。

この発明の第１実施形態に係る駆動機構について図を参照して説明する。

図１〜図３に示すように、駆動機構６は、第１駆動部７、第２駆動部８、第１回転部材７０、及び第２回転部材８０を備え、第１回転部材７０及び第２回転部材８０を回転駆動する。第１駆動部７は、駆動源６１、出力ギア６２、駆動ギア６３、第１ローラ６４、第２ローラ６５、ベルト６６、第１カップリング７１、第２カップリング７２、及びトルクリミッタ７３を備える。第２駆動部８は、駆動源６１、出力ギア６２、駆動ギア６３、第１ローラ６４、第２ローラ６５、ベルト６６、ギア８１、及びワンウェイクラッチ入りギア８２を備える。以上のように、第１駆動部７及び第２駆動部８が同一の駆動源６１を備えるため、駆動機構６は、装置の大型化を防止しつつ、第１回転部材７０及び第２回転部材８０を容易に制御できる。

駆動源６１は、不図示の支持板に固定されており、第１回転方向Ａに回転自在である。駆動源６１の出力ギア６２は、駆動ギア６３と噛み合う。出力ギア６２は、歯車数が駆動ギア６３の歯車数より少ないため、回転速度を減速して駆動源６１からの回転駆動力を駆動ギア６３へ伝達する。

駆動ギア６３は、回転駆動力が伝達されると、第１回転方向Ａとは逆方向の第２回転方向Ｂ（本願の所定方向に相当する。）に回転駆動する。駆動ギア６３の回転軸には、第１ローラ６４が中心付近に軸支されており、駆動ギア６３の反対側の端部に第１カップリング７１が軸支されている。

第１カップリング７１は、第２カップリング７２に係合して、第１カップリング７１を軸支する回転軸と第２カップリング７２を軸支する回転軸を連結する。第２カップリング７２を軸支する回転軸は、第１カップリング７１を軸支する回転軸（駆動ギア６３の回転軸）と同一方向の第２回転方向Ｂに回転する。第２カップリング７２を軸支する回転軸には、トルクリミッタ７３を介して第１回転部材７０が軸支されている。

トルクリミッタ７３は、第１回転部材７０からの負荷が所定値以下の場合に、駆動ギア６３からの回転駆動力を第１回転部材７０へ伝達し、第１回転部材からの負荷が所定値を超えた場合に、第１回転部材７０への回転駆動力の伝達を遮断する。第１回転部材７０は、駆動ギア６３と同一方向である第２回転方向Ｂに回転駆動する。

また、第１ローラ６４は、駆動ギア６３の回転駆動に伴って、駆動ギア６３と同一方向である第２回転方向Ｂへ回転駆動する。第１ローラ６４は、第２ローラ６５とともに、無端状のベルト６６を張架する。第１ローラ６４の直径は、第２ローラの直径と同じ長さである。第１ローラ６４は、ベルト６６を介して駆動ギア６３からの回転駆動力をそのまま第２ローラ６５へ伝達する。第２ローラ６５の回転軸には、ギア８１が軸支されている。

ギア８１は、ワンウェイクラッチ入りギア８２と噛み合う。ギア８１は、歯車数がワンウェイクラッチ入りギア８２の歯車数と同じ数であるため、駆動ギア６３からの回転駆動力をそのままワンウェイクラッチ入りギア８２に伝達する。

ワンウェイクラッチ入りギア８２は、回転駆動力が伝達されると、ギア８１の回転方向（駆動ギア６３の回転方向）である第２回転方向Ｂとは逆方向の第１回転方向Ａに回転駆動する。ワンウェイクラッチ入りギア８２は、第１回転方向Ａのみへ回転駆動力を伝達可能なギアである。ワンウェイクラッチ入りギア８２の回転軸には、第２回転部材８０が軸支されている。これにより、第２回転部材８０は、第１回転方向Ａへ回転駆動する。

第２回転部材８０の周径は、第１回転部材７０の周径より短く形成されている。このため、第２回転部材８０の周速は、第１回転部材７０の周速よりも遅くなる。また、第１回転部材７０は、第２回転方向Ｂへ回転駆動し、第２回転部材８０は、第１回転方向Ａへ回転駆動する。

図４に示すように、第１回転部材７０及び第２回転部材８０は、互いに周面で当接して回転駆動する。このため、ギア間の回転駆動力の伝達不足やベルト６６の滑り等の理由で、互いの周速差が変化し、一方から他方へ周速を遅くする力や速くする力が作用することがある。

第１回転部材７０は、周速が第２回転部材８０の周速よりも速いため、第２回転部材８０に対して周速が速くなる力を働かせることがある。この力が過度に働くと、ワンウェイクラッチが作用し、第２回転部材８０のみ第１回転部材７０に追従して回転するため、第２回転部材８０から第２駆動部８に過度な力が伝達されない。

また、第２回転部材８０は、周速が第１回転部材７０の周速よりも遅いため、第１回転部材７０に対して周速を速くする力を働かせることがある。この力が過度に働くと、トルクリミッタ７３が作用し、第１回転部材７０が空回りするため、第１回転部材７０から第１駆動部７に過度な力が伝達されない。

よって、駆動機構６は、第１回転部材７０及び第２回転部材８０の周速差が変化しても、第１駆動部７及び第２駆動部８に過度な力が伝達されないため、第１回転部材７０及び第２回転部材８０の表面の損傷や摩耗を防止するとともに、第１駆動部７及び第２駆動部８の破損を防止できる。特に、第１駆動部７及び第２駆動部８においては、出力ギア６２、駆動ギア６３、ギア８１、ワンウェイクラッチ入りギア８２、及びベルト６６の破損を防止できる。さらに、第１駆動部７及び第２駆動部８が同一の駆動源６１を備えるため、駆動機構６は、装置の大型化を防止しつつ、第１回転部材７０及び第２回転部材８０を容易に制御できる。

なお、上述の実施形態では、第１回転部材７０及び第２回転部材８０を回転体としたが、少なくとも一方を無端状のベルトと無端状のベルトを張架し回転駆動するローラとで構成してもよい。

また、上述の実施形態では、第１回転部材７０及び第２回転部材８０の周径を異ならせることで、第１回転部材７０及び第２回転部材８０の周速差を設けた。しかし、ギア８１及びワンウェイクラッチ入りギア８２の歯車数を異ならせることで、第１回転部材７０及び第２回転部材８０の周速差を設けてもよい。具体的には、ギア８１の歯車数をワンウェイクラッチ入りギア８２の歯車数より少なくすることで、第１回転部材７０の周速を第２回転部材８０の周速よりも速く設定してもよい。

また、第１駆動部７及び第２駆動部８は、回転駆動力を伝達する構成として、他段のギアやベルトを用いてもよい。

この発明の第２実施形態に係る駆動機構について、図を参照して説明する。駆動機構６Ａは、第１実施形態に係る駆動機構６と異なり、第１回転部材７０の周面と第２回転部材８０の周面とで摩擦係数が異なる。以下に、第１実施形態に係る駆動機構６との相違点についてのみ説明する。

図５（Ａ）に示すように、第１回転部材７０の周面の摩擦係数が第２回転部材８０の周面の摩擦係数よりも高い。この場合、第１回転部材７０は、周速が第２回転部材８０の周速よりも速いため、第２回転部材８０に対して周速が速くなる力を働かせる。この力が過度に働くと、ワンウェイクラッチが作用し、第２回転部材８０のみ第１回転部材７０に追従して回転するため、第２回転部材８０から第２駆動部８に過度な力が伝達されない。

図５（Ｂ）に示すように、第２回転部材８０の周面の摩擦係数が第１回転部材７０の周面の摩擦係数よりも高い。第１回転部材７０は、周速が第２回転部材８０の周速よりも早いため、第２回転部材８０によって周速が遅くなる力が働く。この力が過度に働くと、トルクリミッタ７３が作用し、第１回転部材７０が空回りするため、第１回転部材７０から第１駆動部７に過度な力が伝達されない。

よって、第１回転部材７０及び第２回転部材８０の周面の摩擦係数が異なっても、第１駆動部７及び第２駆動部８に過度な力が伝達されないため、第１回転部材７０及び第２回転部材８０の表面の損傷や摩耗を防止するとともに、第１駆動部７及び第２駆動部８の破損を防止できる。特に、第１駆動部７及び第２駆動部８においては、出力ギア６２、駆動ギア６３、ギア８１、ワンウェイクラッチ入りギア８２、及びベルト６６の破損を防止できる。

この発明の第３実施形態に係る画像形成装置について、図を参照して説明する。この発明の第３実施形態に係る画像形成装置は、上述の駆動機構を備える。以下に、この発明の第１実施形態に係る駆動機構を備える場合について説明する。

図６に示すように、画像形成装置１００は、一例として、図示しないスキャナ、画像形成部１０、用紙搬送路Ｓ及び駆動機構６を備え、スキャナが読み取った画像データに基づいて、用紙に電子写真方式による多色又は単色の画像形成処理を行う。

画像形成部１０は、露光ユニット１、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄ、中間転写ユニット３、二次転写ユニット４、定着ユニット５、及び駆動機構６を備える。

露光ユニット１は、画像データに基づく画像光を照射して、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面にトナー像を作像する。感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面には、それぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色相のトナー像が作像される。

中間転写ユニット３は、中間転写ベルト３１、駆動ローラ３２、従動ローラ３３、及び一次転写ローラ３４Ａ〜３４Ｄを有する。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２及び従動ローラ３３に張架され、感光体ドラム２Ｄ、２Ｃ、２Ｂ、２Ａをこの順に通過する循環経路に沿って移動する。中間転写ベルト３１の移動に伴って、中間転写ベルト３１の表面には、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面に形成されたトナー像が一次転写ローラ３４Ａ〜３４Ｄによって順に一次転写される。

二次転写ユニット４は、二次転写ベルト４１、駆動ローラ４２、及び従動ローラ４３を有する。二次転写ベルト４１は、駆動ローラ４２及び従動ローラ４３に張架され、所定の循環経路に沿って移動する。従動ローラ４３は、中間転写ベルト３１及び二次転写ベルト４１を挟んで駆動ローラ３２に対向するように配置されている。二次転写ユニット４は、中間転写ベルト３１の表面のトナー像を、中間転写ベルト３１と二次転写ベルト４１との間の二次転写位置に搬送された用紙へ二次転写する。

定着ユニット５は、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧して、用紙に転写されたトナー像を用紙の表面に堅牢に定着させる。

図７に示すように、駆動機構６は、第１回転部材７０に相当する中間転写ユニット３及び第２回転部材８０に相当する二次転写ユニット４を回転駆動させる。

トルクリミッタ７３には、駆動ローラ３２が接続され、ワンウェイクラッチ入りギア８２には、駆動ローラ４２が接続される。回転駆動力が伝達されると、駆動ローラ３２及び駆動ローラ４２は、逆方向に回転駆動する。また、駆動ローラ３２によって張架された中間転写ベルト３１及び駆動ローラ４２によって張架された二次転写ベルト４１が互いに周面で当接して逆方向に回転駆動する。さらに、転写性を向上させるために、中間転写ベルト３１の周速は、二次転写ベルト４１の周速よりも速く設定されている。中間転写ベルト３１と二次転写ベルト４１の周速差が１０％を超えると第１駆動部７及び第２駆動部８が破損する可能性があるため、中間転写ベルト３１と二次転写ベルト４１の周速差は１０％以下としている。

以上より、中間転写ベルト３１は、周速が二次転写ベルト４１の周速よりも速いため、二次転写ベルト４１に対して周速が速くなる力を働かせることがある。この力が過度に働くと、ワンウェイクラッチが作用し、二次転写ベルト４１を介して駆動ローラ４２のみが中間転写ベルト３１に追従して回転するため、駆動ローラ４２から第２駆動部８に過度な力が伝達されない。

また、二次転写ベルト４１は、周速が中間転写ベルト３１の周速よりも遅いため、中間転写ベルト３１に対して周速を速くする力を働かせることがある。この力が過度に働くと、トルクリミッタ７３が作用し、駆動ローラ３２が空回りするため、駆動ローラ３２から第１駆動部７に過度な力が伝達されない。

よって、駆動機構６は、転写性を向上させつつ、中間転写ベルト３１及び二次転写ベルト４１の周速差が変化しても、中間転写ベルト３１及び二次転写ベルト４１の損傷や摩耗を防止するとともに、第１駆動部７及び第２駆動部８に過度な力が伝達されないため、第１駆動部７及び第２駆動部８の破損を防止できる。

なお、上述の実施例では、駆動機構６は、中間転写ユニット３及び二次転写ユニット４を駆動したが、トナー像を担持する像担持部材（例えば、感光体ドラム）及び像担持部材からトナー像が転写される転写部材（例えば、中間転写ユニット）を駆動してもよい。また、像担持部材（例えば、感光体ドラム）からトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、駆動機構６は、像担持部材及び像担持部材から用紙へトナー像を転写する転写部材（例えば、転写ユニット）を駆動してもよい。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

６，６Ａ…駆動機構
７…第１駆動部
８…第２駆動部
７０…第１回転部材
７３…トルクリミッタ
８０…第２回転部材
８２…ワンウェイクラッチ入りギア

Claims (4)

1. 所定方向に回転駆動する第１回転部材と、
   前記第１回転部材と互いに周面で当接して前記所定方向の逆方向に回転駆動する第２回転部材であって、周速が前記第１回転部材の周速よりも遅い第２回転部材と、
   前記第１回転部材に回転駆動力を伝達する第１駆動部と、
   前記第２回転部材に回転駆動力を伝達する第２駆動部と、
   前記第１駆動部と前記第１回転部材との間に介設されたトルクリミッタと、
   前記第２駆動部と前記第２回転部材との間に介設されたワンウェイクラッチとを備えた駆動機構。
2. 前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、同一の駆動源を有し、前記駆動源は、前記第２回転部材に接続されるギヤよりも前記第１回転部材に接続されるギヤ側に接続されている請求項１に記載の駆動機構。
3. 前記第１回転部材及び前記第２回転部材は、それぞれの周面の摩擦係数が異なる請求項１又は請求項２に記載の駆動機構。
4. 請求項１〜請求項３の何れかに記載の駆動機構を備える画像形成装置であって、
   前記第１回転部材は、トナー像を担持する像担持部材であり、
   前記第２回転部材は、前記トナー像を前記第１回転部材側から前記第２回転部材側に移動させる転写部材である画像形成装置。

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