JP2004333973A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置を有する画像形成装置において、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能なことを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットを駆動する定着駆動装置を有する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機は高速処理化し、POD市場(印刷、軽印刷業界)への参入に伴い、耐久性のみならず、多様な種類の転写紙(厚紙、コート紙、アート紙等)へ高画質の画像形成が必要になりつつある。
【0003】
特に、感光体ドラム等を用いた複写機、プリンタにおいて、転写部と定着ニップ部との間隔が短い機種では、転写途中で転写紙が定着ニップ部に到達するために、転写紙厚が増すほどトルク変動で生じる速度変動によって転写ズレが発生しがちである。そこで、定着駆動装置の駆動系列にフライホイールを設け(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)、速度変動を吸収する対策がとられている。また、定着ローラと一体にフライホイールを取付ける対策(例えば、特許文献3参照。)等がある。
【0004】
従来の公知の例として、駆動系にフライホイールを設けた機構を図によって説明する。
【0005】
図5は、従来の定着駆動装置の一例を示す断面図である。
図5(a)は定着ユニットである定着装置が本体に組み込まれている状態を示す。図において、駆動モータMの駆動軸に嵌着された歯車g1は、歯車g2〜g5を介して、定着装置7の定着ローラ7Aの軸端部に固定された定着ローラ歯車である定着側連結用の歯車G10を回転させる。歯車g1〜g5は、減速歯車列を構成する駆動部材である。
【0006】
歯車g1〜g4は、平行する3枚の基板、即ち、第1パネル71、第2パネル72、第3パネル73との間に配列されている。
【0007】
歯車g2と駆動側連結用歯車g3とが一体成型された2段歯車部材は、第2パネル72、第3パネル73に植設された支持軸aに回転可能に支持されている。
【0008】
定着装置7を画像形成装置本体に装着するとき、定着側連結用の歯車G10は、前進して駆動側連結用の歯車g5の端面に当接し、2段歯車部材をコイルバネbの付勢力に抗して、歯車g4、g5である2段歯車部材をスラスト方向に移動させる。なお、歯車g4、g5である2段歯車部材は不図示のガイド溝を有し、駆動軸cに植設された不図示のガイドピンに沿ってスラスト方向に揺動する。
【0009】
駆動モータMの駆動回転開始により、歯車g1〜g4が回転し、駆動側連結用の歯車g5の歯形と定着側連結用の歯車G10の歯形とが合致したとき、2段歯車部材はコイルバネbにより付勢されて初期位置に復帰し、歯車g5がスライドして歯車G10と噛合状態となり、駆動側連結用の歯車g5から定着側連結用の歯車G10に駆動力が伝達される。
【0010】
また、図5(b)に示すように、定着ローラ7Aと駆動部のカップリング部8とで動力を伝達する方法も従来から用いられている。図において、定着装置7は、矢印wの方向に画像形成装置本体へ挿入され、カップリングk1の駆動ピン81がカップリングk2の溝82に入り定着ローラ7Aと駆動部が結合し動力が伝達される。すなわち、不図示の駆動モータの駆動回転開始により駆動側連結用の歯車g7が回転し、溝82と駆動ピン81とが合致したとき動力伝達が可能となる。仮に、駆動ピン81が溝82以外の箇所に当接した場合は、カップリングk2は、駆動軸eのガイドピン83に係合するガイド溝84を有し、コイルバネfに抗してスラスト方向に摺動する。歯車g7と一体の駆動軸eが駆動側の歯車85によって回転すると、溝82と駆動ピン81とが合致してコイルバネfは初期位置に戻り、カップリング8は結合状態になる。
【0011】
【特許文献1】
特開昭58−040574号公報
【0012】
【特許文献2】
特開平8−241008号公報
【0013】
【特許文献3】
特開平06−318009号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多段の歯車を介した駆動系の中にフライホイールを設ける構造では、定着ローラとフライホイールとの間で歯車のバックラッシュが影響し、トルク変動に際し、定着ローラの速度変動が生じやすく、転写ズレを完全に取り除くことは困難である。また、フライホイールを定着ローラと一体にする構造は、速度変動を吸収する点では最適であるが、フライホイールの径が大型かつ質量がかさみ、不要な設置スペースを確保しなければならず、組立作業性、メンテナンス性に不利となる欠点がある。
【0015】
また、図5で説明したような、駆動途中にフライホイールを設ける構造は、連結歯車のバックラッシュ、歯車スライド機構の溝と駆動ピンとのガタ、カップリングの溝と駆動ピンとのガタ等はスムーズな動力伝達には不可欠要素故、これらのバックラッシュ、ガタが転写ズレの要因となってしまう。
【0016】
本発明は、上記の問題点を解消して、精度のよい駆動伝達、騒音発生の防止、耐久性の向上を達成し、高画質、高速処理を可能にする画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、以下の構成によって達成される。
【0018】
(1)転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置を有する画像形成装置において、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能なことを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置(第1の発明)。
【0019】
(2)転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置であって、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う、駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能な定着駆動装置を有する画像形成装置において、前記駆動側連結用の歯車が前記定着ローラ歯車と噛合いに当たって、揺動の際、前記駆動側連結用の歯車が1歯車ピッチ分以上回転するように、前記駆動軸と同軸で動力を受ける歯車と噛合う、動力源側の歯車とは互いにハスバ歯車で構成されていることを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置(第2の発明)。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の定着駆動装置を備えた画像形成装置を図面に基づいて説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【0021】
図1は自動原稿送り装置ADFを備えた画像形成装置の全体構成図である。
図示の画像形成装置本体Aは、画像読み取り手段1、画像処理手段2、画像書き込み手段3、画像形成手段4、給紙手段5、搬送手段6、定着装置7、排紙手段8、再搬送手段(自動両面コピー搬送部ADU)9等を備えている。
【0022】
画像形成手段4は、像担持体(感光体ドラム)40、帯電手段41、現像手段42、トナー補給手段43、転写手段44、分離手段45、クリーニング手段46等から成る。
【0023】
像担持体40、現像手段42、クリーニング手段46から成るプロセスユニットは、駆動源から離脱させ、操作者側に引き出し可能である。
【0024】
給紙手段5は、引き出し可能な給紙カセット51、給紙部52、手差し給紙部53、レジストローラ54から成る。排紙手段8は、搬送路切り替え板81、排紙ローラ82等を備えている。
【0025】
画像形成装置本体Aの上部には、自動原稿送り装置ADFが搭載されている。自動原稿送り装置ADFの原稿台上に載置された原稿dは矢印方向に搬送され画像読み取り手段1の光学系により原稿の片面又は両面の画像が読みとられ、CCDイメージセンサに読み込まれる。
【0026】
CCDイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理手段2において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み手段3に信号を送る。
【0027】
画像書き込み手段3においては、半導体レーザからの出力光が画像形成手段4の像担持体40に照射され、潜像を形成する。画像形成手段4においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われる。給紙手段5から送り出された用紙Pは、転写手段44において画像が転写される。
【0028】
画像を担持した用紙Pは、分離手段45により像担持体40から分離され、搬送手段6により搬送される。定着装置7に搬送された用紙Pは、駆動回転する定着ローラ7Aと、従動回転する圧着ローラ7Bとに圧接、挟持されて搬送され、両ローラの加熱、押圧により定着される。画像を定着した用紙Pは、排紙ローラ82から機外に排出、又は図示しない後処理装置に送り込まれる。或いは搬送路切り替え板81により再搬送手段9に送り込まれた片面画像処理済みの用紙Pは再び画像形成手段4において、両面画像形成および定着後、排紙ローラ82から機外に排出される。
【0029】
以下、本発明に係る定着駆動装置について説明する。
図2は、定着駆動装置を示す側面図である。
【0030】
図3は図2の定着駆動装置のA−A断面図である。
図3において、減速ギヤーボックス付きの駆動モータMの駆動軸uに固着された歯車G1は、歯車G2、G3を経て定着ローラ歯車である定着側連結用の歯車G4を回転させる。歯車G1〜G3は、減速歯車列を構成する駆動部材であって、特に、G1、G2はハスバ歯車で構成されており、詳細については後述する。
【0031】
駆動側連結用の歯車G3は定着装置7の定着ローラ7Aの端部に固定された歯車G4を回転させる。
【0032】
歯車G1、G2、フライホイールFは、前記定着駆動部70を構成する第1パネル71と第2パネル72との間に配列されている。第1パネル71と第2パネル72は不図示の固定ネジにて一体化され平行に保持される。したがって、定着駆動部70はユニットとして本体枠体73に支柱74a、74b、74cを介して載置されている。なお、定着駆動置70を本体枠体73に取り付けに当たっては、第2パネルの支持穴75aに支柱74aを係合し、定着駆動装置70を、支柱74aを支点として矢印n(図2参照)方向に振り、平歯車である歯車G3と歯車G4間に所定のバックラッシュをもたせた位置で、調整穴75b、75c(図2参照)を介して支柱74b、74cにネジ等で固定する。すなわち、定着駆動装置70のユニットを振るバックラッシュ調整機構によって歯車G4と歯車G3から生じる騒音を極力軽減することが可能である。
【0033】
また、高負荷による歯の撓みがスムーズな回転を損ね、フライホイール効果を減少させる問題や摩耗を軽減するため、歯車G1〜G4をいずれも金属歯車が使用されている。歯車G2、G3およびフライホイールFは駆動軸Sに固定ピンSPにて固着されリジッド性が保たれている。
【0034】
駆動軸Sはスライド機構によって支持されている。当該スライド機構は、第1パネル71、第2パネル72に取り付けられた金属製の固定ハウジング90a、90bの内側でスラスト方向にスライドして摺動可能な樹脂製の摺動ハウジング91a、91bであって、内輪が駆動軸Sに、外輪が摺動ハウジング91a、91bに圧入されたベアリング92a、92bを介して支持され(固定ハウジング90a、90bが金属製の場合は、摺動ハウジング91a、91bは樹脂製)、駆動軸Sの一方の端部は段差のある小径軸部93となっており、この小径軸部93に円錐コイルバネ94が捲着され、当該円錐コイルバネ94によって前記固定ハウジング90aの底部に抗して前記駆動軸Sは矢印v方向に押されるように構成されている。したがって、駆動軸S、歯車G3、フライホイールF、歯車G2、ベアリング92a、92b、摺動ハウジング91a、91bは一体で固定ハウジング90a、90bをガイドにして揺動できる。すなわち、前記スライド機構は、前記フライホイールFと一体の前記駆動軸Sを前記円錐コイルバネ94で所定の方向に押圧されてスライド揺動を可能にしている。
【0035】
また、ハスバ歯車である歯車G1、G2は、前記駆動軸Sが揺動していても噛合いから外れることなく常に噛合っている。
【0036】
いま、定着装置7を本体に挿入するとき、歯車G4、G3が噛合わない場合、歯車G4は歯車G3の端面に当接して、同時に駆動軸Sも円錐コイルバネ94に抗して矢印vと反対方向に移動し、歯車G1、G2がハスバ歯車故に、減速側の歯車G2は噛合状態でスライドし同時に回転しながらスラスト方向に移動する。
【0037】
図4は、定着側連結用の歯車と駆動側の歯車との噛合いを説明するための図である。
【0038】
図4(a)は、駆動軸が揺動した状態を示す図である。
図4(b)はハスバ歯車の回転量を説明するための図である。
【0039】
図4(b)において、歯車G2の点P1は点P2に移動して歯車G2はハスバ歯車のネジレ角に対応して回転力を受け、所定の角度だけ回転し、同軸の歯車G3も共に回転するため、歯車G3が所定の条件以上の移動量であれば、歯車G4と歯車G3は噛合うことになる。
【0040】
いま、歯車G3の歯数をZ3、1ピッチの回転角をθとするとθ=360°/Z3となる。
【0041】
また、歯車G3または歯車G2(歯数Z2、モジュールm2、ネジレ角β)が回転角θだけ回転するとき、歯車G2のピッチ円上の長さは、Z2×m2×π×θ/360となる。
【0042】
歯車G2(G3)がスラスト方向にLだけ移動したとき、ピッチ円上では長さに換算するとL×Tanβとなる。
【0043】
したがって、(L×Tanβ)>(Z2×m2×π×θ/360)を満足すれば、必ず歯車G4の歯が歯車G3の歯溝にはまり、噛合うことになる。
【0044】
すなわち、L>(Z2×m2×π)/(Z3×Tanβ)を満たせば良いことになる。
【0045】
以上から、定着装置を本体に挿入に際し、定着側連結用の歯車と駆動側連結用の歯車が噛合わなくとも、上流の駆動側に、上記の条件でハスバ歯車を用いることによって、定着装置が所定の位置に設置されれば必ず定着側連結用の歯車と駆動側連結用の歯車は噛合うことになる。
【0046】
本発明によって、定着ローラと同軸に挿着された定着側連結用の歯車と噛合う、駆動側連結用の歯車の揺動可能な駆動軸にフライホイールを取付けることにより、フライホイールから定着ローラまでのバックラッシュの要因となる箇所を極力少なくし、定着ローラの速度変動を吸収できる効果(第1の発明)と、また、駆動軸と同軸で動力を受ける歯車とそれと噛合う動力源側の歯車に、ハスバ歯車を用い、駆動軸スラスト方向への揺動(移動)に伴う駆動軸の回転によって前記駆動側連結用の歯車と前記定着側用の歯車との噛合い(連結)が静的に可能となることで、歯車回転開始後、動的に生じる噛合い不良が防止できる効果(第2の発明)とが得られる。
【0047】
【発明の効果】
定着ローラと同軸の定着側連結用の歯車と噛合う駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを設け、定着ローラの回転ムラが吸収でき、かつ、当該駆動軸と動力源(モータ)側の軸との間にハスバ歯車を用いることにより、定着ローラが稼働する前に、定着側連結用の歯車と駆動側連結用の歯車とが静的に噛合うため、噛合い不良が回避でき、円滑な駆動効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動原稿送り装置ADFを備えた画像形成装置の全体構成図である。
【図2】定着駆動装置を示す側面図である。
【図3】図2の定着駆動装置のA−A断面図である。
【図4】定着側連結用の歯車と駆動側連結の歯車の噛合いを説明するための図である。
【図5】従来の定着駆動装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
4 画像形成手段
40 像担持体(感光体ドラム)
7 定着装置
7A 定着ローラ
70 定着駆動装置
71 第1パネル
72 第2パネル
90a、90b 固定ハウジング
91a、91b 摺動ハウジング
94 円錐コイルバネ94
G1、G2、G3、G4 歯車
S 駆動軸
Claims (6)
- 転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置を有する画像形成装置において、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能なことを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置。
- 前記定着ローラ歯車と前記駆動側連結用の歯車を含め、動力源側の歯車の素材はいずれも金属であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記定着ローラ歯車と前記駆動側連結用の歯車とのバックラッシュの調整機構を有していることを特徴とする請求項1ないし2に記載の画像形成装置。
- 前記駆動軸を支持する部材を所定の方向に押圧して、スラスト方向に揺動させるスライド機構を有することを特徴とする請求項1ないし3に記載の画像形成装置。
- 転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置であって、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う、駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能な定着駆動装置を有する画像形成装置において、前記駆動側連結用の歯車が前記定着ローラ歯車と噛合いに当たって、揺動の際、前記駆動側連結用の歯車が1歯車ピッチ分以上回転するように、前記駆動軸と同軸で動力を受ける歯車と噛合う、動力源側の歯車とは互いにハスバ歯車で構成されていることを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置。
- 前記ハスバ歯車のネジレ角をβ、前記駆動軸のスラスト方向の揺動距離をL、前記駆動側連結用の歯車の歯数をZ3、前記駆動軸と同軸にあって動力を受ける歯車の歯数をZ2、モジュールをm2とすると、L>Z2×m×π/Z3×tanβとなるように構成することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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