JP6614085B2 - ワンウェイクラッチ、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
式(1):F≧F1×tanX
ここで、F1は、前記伝達部が正回転している場合に第2ラチェット部が前記第1ラチェット部から軸方向に受ける力である。また、Xは、軸方向に対する第2ラチェット部の傾斜面の傾き角である。
以下、本実施形態の画像形成装置10(図1及び図2参照)の全体構成、画像形成装置10による画像形成動作、本実施形態の要部である定着装置60(図4、図5A〜図5D並びに図6A及び図6B参照)の構成、本実施形態の定着装置60を構成する加圧ローラー62(図4参照)の回転動作及び本実施形態の効果について、図面を参照しつつこれらの記載順で説明する。
本実施形態の画像形成装置10の全体構成について、図1及び図2を参照しつつ説明する。画像形成装置10は、本体20と、給紙カセット30と、搬送装置40と、トナー像形成部50と、定着装置60と、制御装置CUとを含んで構成される電子写真方式の装置とされている。
次に、本実施形態の画像形成装置10の画像形成動作について図2及び図3を参照しながら説明する。
次に、本実施形態の要部である定着装置60の構成について図4、図5A〜図5D並びに図6A及び図6Bを参照しながら詳しく説明する。
加熱ベルト61は、トナー像形成部50により媒体Sに形成されたトナー像(を構成するトナー)及び媒体Sを加熱する機能を有する。加熱ベルト61は、一例として金属製の無端ベルトとされている。加熱ベルト61は、後述する熱源63により加熱されながら、後述する加圧ローラー62に従動して回転する。ここで、図4における符号Oは加熱ベルト61の回転中心を示しており、矢印Cは加熱ベルト61の回転方向(周回方向)を示している。そして、加熱ベルト61は、搬送装置40により搬送されるトナー像が形成された媒体Sを、後述するニップNにおいて加圧ローラー62とで加圧する。その結果、加熱ベルト61は、軸周りに回転しながらトナー像が形成された媒体Sに接触して媒体Sを加熱し、加圧ローラー62とでニップNを通過する媒体Sにトナー像を定着させる。
加圧ローラー62は、トナー像形成部50により媒体Sに形成されたトナー像及び媒体Sを、加熱ベルト61とともに加圧する機能を有する。加圧ローラー62は、長尺のシャフト62Aと、長尺なパイプ62Bと、パイプ62Bの外周を覆うゴム層62Cとを含んで構成されたローラーとされている。加圧ローラー62は、装置奥行き方向から見て、加熱ベルト61の下側に配置されている。また、加圧ローラー62の上側の部分には、加圧ローラー62の外周に沿って凹んだ状態の加熱ベルト61の下側の部分が接触している。ここで、前述のニップNとは、加圧ローラー62と加熱ベルト61とにより形成される、加圧ローラー62と加熱ベルト61との接触部分を意味する。
熱源63は、加熱ベルト61が媒体Sを加熱するための熱を加熱ベルト61に付与する機能を有する。熱源63は、一例として、誘導コイル63Aと、交流電源63Bとを含んで構成されている。誘導コイル63Aは、加熱ベルト61の上側で加熱ベルト61の外周に対向して配置され、装置奥行き方向正面側から見て、円弧状とされている。そして、誘導コイル63Aは、交流電源63Bから交流電圧が印加されると、加熱ベルト61を電磁誘導により加熱する。
押付部64は、加熱ベルト61におけるニップNを形成する部分を加圧ローラー62に押付ける機能を有する。押付部64は、装置奥行き方向から見ると、加熱ベルト61の内側であって、軸Oよりも下側に配置されている。押付部64は、押付部材64Aと、シート部材64Bとを含んで構成されている。押付部材64Aは、装置奥行き方向から見えると、下側が湾曲状に凹んでいる。また、押付部材64Aにおける湾曲状に凹んでいる部分は、シート部材64Bに覆われている。
支持部材65は、押付部材64Aを支持する機能を有する。支持部材65は、長尺とされている。支持部材65は、一対の長尺のL字状の板金を互い違いに対向させて、横断面が矩形状となるように構成されている。支持部材65は、装置奥行き方向から見て、押付部材64A(押付部64)の上側に配置されている。
駆動部66は、駆動源Mからトルクを受けて、当該トルクで加圧ローラー62(のシャフト62A)を軸周りに回転させる機能を有する。駆動部66は、図5A〜図5D並びに図6A及び図6Bに示されるように、ホルダー70と、歯車列72と、加圧ローラー用歯車74と、ワンウェイクラッチ76(以下、OWC76という。)と、を含んで構成されている。駆動部66は、一対の側板(図示省略)のうち装置奥行き方向奥側の側板における外側の面に取り付けられている。
ホルダー70は、駆動部66を構成するホルダー70以外の構成要素を保持する機能を有する。ホルダー70は、図5A〜図5D並びに図8A及び図8Bに示されるように、第1板金70Aと、第2板金70Bとで構成されている。なお、第1板金70Aが側板の外側の面にねじ止めされ、第2板金70Bが第1板金70Aとで歯車列72、歯車74及びOWC76を挟んだ状態で第1板金70Aにねじ止めされることで、ホルダー70は側板に取り付けられている。
歯車列72は、駆動源Mからのトルクを後述するOWC76及びにOWC76以外の回転部材(図示省略)に伝達する機能を有する。歯車列72は、図5B及び図5Cに示されるように、歯車72A、72B、72C、72Dを備えている。歯車72A、72B、72C、72Dは、一例として、平歯車とされている。なお、歯車72A、72B、72C、72Dは、これらの記載順で並んで噛み合っている。本実施形態では、一例として歯車72Aの回転軸が駆動源Mに連結されており、歯車72Aは、後述するOWC76の入力ギア82と噛み合っている。なお、歯車72Dは、一例として前述した回転部材に連結されている。
加圧ローラー用歯車74(以下、歯車74という。)は、後述するOWC76の出力ギア84に噛み合って、出力ギア84からトルクを伝達されて軸周りに回転する機能を有する。また、歯車74は、その中心に加圧ローラー62のシャフト62Aの一端側の部分を固定していることで、自身の軸周りの回転に伴いシャフト62A(加圧ローラー62)を回転させる機能を有する。
OWC76は、駆動源Mからの定められた方向のトルクを伝達されると当該トルクを歯車74に伝達する(歯車74を回転させる)機能を有する。なお、OWC76は、仮に定められた方向のトルクと反対方向のトルクを伝達されても歯車74を回転させないようになっている。すなわち、OWC76は、その名称の如く、いわゆるワンウェイクラッチとされている。OWC76は、図5B及び図5C、図6A及び図6B並びに図8A及び図8Bに示されるように、支持軸80と、入力ギア82(第1ギアの一例)と、出力ギア84(第2ギアの一例)と、伝達部86と、コイルばね88(伸縮部材の一例)と、を含んで構成されている。
支持軸80は、その外周に、入力ギア82、伝達部86及び出力ギア84を、これらの記載順で回転可能に支持する機能を有する。支持軸80の両端側の部分は、ホルダー70の第1板金70A及び第2板金70Bにそれぞれ形成されている貫通孔に嵌め込まれて固定されている。また、支持軸80は、第1板金70A側に出力ギア84、第2板金70B側に入力ギア82が位置するように、入力ギア82、伝達部86及び出力ギア84を支持している。なお、支持軸80は、第1板金70Aと出力ギア84との間にコイルばね88を圧縮させた状態で支持している(図8A及び図8B参照)。
入力ギア82は、前述のとおり、歯車列72の歯車72Aに噛み合った状態で、歯車72Aからトルクを伝達されて軸周りに回転する機能を有する(図5B参照)。入力ギア82の軸方向の一方の面82A(出力ギア84側を向く面、図6B参照)には、後述する伝達部86の鋸歯部86A(図6A及び図6B参照)が嵌る鋸歯部82B(第1ラチェット部の一例)が形成されている。鋸歯部82Bは、入力ギア82の軸方向から見ると、軸周りの全周に亘って周回するように面82Aから突出する立体のパターンとされている。なお、鋸歯部82Bを構成する各歯は、それぞれ歯車列72からのトルクを伝達するための(正)回転方向(図6Bの矢印の方向)に対して直交する面82Cと、周方向に隣接する面82C同士を結ぶ傾斜面82Dとを有している。また、入力ギア82は、一例として樹脂製の平歯車とされている。
出力ギア84は、前述のとおり、歯車74に噛み合った状態で、後述する伝達部86を経由して入力ギア82から伝達されたトルクにより軸周りに回転する機能を有する(図5B及び図5C参照)。その結果、出力ギア84は、軸周りに回転して歯車74(並びに歯車74に固定されているシャフト62A及び加圧ローラー62)を軸周りに回転させるようになっている。出力ギア84の軸部84Dは、図5C、図6A及び図6Bに示されるように、入力ギア82の軸と同軸上に配置されている。また、出力ギア84は、図6Aに示されるように、支持軸80を覆う軸部84Dと、外周全周に亘って平歯が形成されている外側部分84Bと、軸部84Dと外側部分84B(外周部の一例)とを繋ぐ繋ぎ壁84Cとで構成されている。そして、繋ぎ壁84Cは、径方向に延びる一対の壁であって、各繋ぎ壁84Cには、軸方向に延びる面84C1が形成されている。すなわち、各繋ぎ壁84Cの面84C1は、周方向に向く面とされている。なお、出力ギア84は、一例として樹脂製の平歯車とされている。
伝達部86は、軸周りに正回転して(図6Bの矢印方向に回転して)、入力ギア82のトルクを、出力ギア84に伝達する機能を有する。伝達部86は、前述のとおり、入力ギア82と出力ギア84との間に配置されている(図5C、図6A、図6B、図8A及び図8B参照)。なお、伝達部86は、中央に貫通孔が形成されている円盤状の部材とされている。また、伝達部86は、一例として樹脂製とされている。
コイルばね88は、出力ギア84における伝達部86側の面84C2を伝達部86(の一対の傾斜壁86B2)に押付ける機能を有する(図8A及び図8B参照)。コイルばね88は、前述のとおり、軸方向における出力ギア84を挟んで伝達部86の反対側に配置されている(図6A及び図6B参照)。また、前述のとおり、コイルばね88は、第1板金70Aと出力ギア84との間で常に圧縮された状態(すなわち、縮んだ状態)とされている。すなわち、コイルばね88は、軸回りに正回転する場合、常に入力ギア82及び出力ギア84に負荷トルクを与えるように、出力ギア84(の面84C2)を伝達部86(の傾斜壁86B2)に押し当てる。
式(1):F≧F1×tanX
ここで、F1は、伝達部86が正回転している場合に鋸歯部86Aが鋸歯部82Bから軸方向に受ける力である。また、Xは、軸方向に対する鋸歯部86Aの傾斜面の傾き角である(図7参照)。
次に、本実施形態の加圧ローラー62の回転動作について図面を参照しながら説明する。
次に、本実施形態の効果について図面を参照しながら説明する。
例えば、OWC76におけるコイルばね88を、例えば、特許文献1のように、軸方向に伸縮できない突起に変更した場合、伝達部86の鋸歯部86Aが入力ギア82の鋸歯部82Bに嵌る前に出力ギア84側に逃げてラチェット飛びが発生する場合がある。この原因としては、例えば、入力ギア82、出力ギア84、伝達部86等の部品公差等による。なお、ラチェット飛びは、負荷が大きいほど、また、トルクが大きいほど、顕著に発生する。
本実施形態の場合、伝達部86における入力ギア82側の面86Bには、一対の傾斜壁86B2が形成されている(図6B参照)。そして、一対の傾斜壁86B2は、伝達部86の正回転の方向(図6Bの矢印方向)の上流側から下流側に亘って突出量(軸方向における、面86Bから出力ギア84側に突出する高さの意味)が連続的に少なくなるように傾斜している。そのため、入力ギア82が回転を開始して鋸歯部82Bが鋸歯部86Aに嵌るまでの期間、コイルばね88は、連続的に圧縮され、徐々に強い力で入力ギア82に押付けられていく。すなわち、本実施形態では、入力ギア82が回転の開始後に鋸歯部82Bが鋸歯部86Aに嵌るまでの期間において時間が経過するほど、鋸歯部82Bは鋸歯部86Aにより強い力で押付けられる。
本実施形態の場合、前述の式(1)を満たしている。そのため、本実施形態のOWC76は、式(1)を満たしていない形態に比べて、ラチェット飛びが発生し難い。なお、式(1)を満たしていない形態であっても、上記の第1及び第2の効果を奏する。すなわち、式(1)を満たしていない形態も、本発明の技術的範囲に含まれるといえる。
50 トナー像形成部(形成部の一例)
60 定着装置
61 加熱ベルト(従動体の一例)
62 加圧ローラー(回転体の一例)
76 ワンウェイクラッチ
82 入力ギア(第1ギアの一例)
82B 鋸歯部(第1ラチェット部の一例)
84 出力ギア(第2ギアの一例)
84B 外周部分(外周部の一例)
84C 繋ぎ壁
84C1 面
84D 軸部
86 伝達部
86A 鋸歯部(第2ラチェット部の一例)
86B1 突起(当たり部の一例)
86B2 傾斜壁
88 コイルばね(伸縮部材の一例)
M 駆動源
Claims (7)
- 軸方向の一方側に第1ラチェット部が形成されている第1ギアと、
前記第1ギアの軸と同軸上に配置され、軸部と外周部との間を繋ぎ、軸方向に延びる面を有する繋ぎ壁を有する第2ギアと、
前記第1ギアと前記第2ギアとの間に配置され、軸周りに正回転して前記第1ギア及び前記第2ギアの一方のトルクを他方に伝達する伝達部であって、前記第1ギア側に前記第1ラチェット部に嵌る第2ラチェット部が形成され、前記第2ギア側に前記面に当たる当たり部が形成されている伝達部と、
前記第2ギアを挟んで前記伝達部の反対側に配置され、前記軸方向に伸縮可能な伸縮部材であって、縮んだ状態で前記第2ギアを前記伝達部に押付ける伸縮部材と、
を備え、
前記第1ギア及び前記第2ギアの一方を入力ギア、他方を出力ギアとする、
ワンウェイクラッチ。 - 前記伝達部における前記第2ギア側の部分には、前記正回転の方向の上流側から下流側に亘って突出量が連続的に少なくなるように傾斜する傾斜壁が形成されており、
前記伸縮部材は、前記第2ギアにおける前記伝達部側の面を前記傾斜壁に押付ける、
請求項1に記載のワンウェイクラッチ。 - 前記伸縮部材は、下記の式(1)を満たす押付け力Fで、前記第2ギアを前記伝達部に押付ける、
請求項1又は2に記載のワンウェイクラッチ。
式(1):F≧F1×tanX
ここで、F1は、前記伝達部が正回転している場合に第2ラチェット部が前記第1ラチェット部から軸方向に受ける力である。また、Xは、軸方向に対する第2ラチェット部の傾斜面の傾き角である。 - 前記伸縮部材は、前記第1ギア及び前記第2ギアに負荷トルクを与えるように、前記第2ギアを前記伝達部に押付ける、
請求項1〜3の何れか1項に記載のワンウェイクラッチ。 - 前記第1ギア及び前記第2ギアの少なくとも一方は、はすば歯車とされている、
請求項1〜4の何れか1項に記載のワンウェイクラッチ。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載のワンウェイクラッチと、
前記入力ギアを軸周りに回転させる駆動源と、
前記出力ギアに連結されて軸周りに回転する回転体と、
前記回転体とでニップを形成し、前記回転体に従動する従動体と、
を備え、
前記回転体及び前記従動体の一方により前記ニップを通過するトナー像が形成された媒体を加熱しかつ両方により前記媒体を加圧して、媒体にトナー像を定着させる、
定着装置。 - 請求項6に記載の定着装置と、
前記定着装置により媒体に定着されるトナー像を媒体に形成する形成部と、
を備えた画像形成装置。
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