JP2006071064A - 駆動連結機構及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ばねの長寿命化を実現すると共に、軸受けの大型化を回避しつつ当該軸受けの磨耗及び騒音の発生を防止すること。
【解決手段】 固定外輪３０６と回転可能な内輪３０７を有する軸受け２０４と、内輪３０７に嵌合して回転駆動される駆動軸２０１と、この駆動軸２０１に設けられ従動軸側のカップリングと着脱自在に連結して駆動軸２０１の回転を従動軸に伝達するカップリング２０２と、このカップリング２０２と軸受け２０４の間に設けられカップリング２０２を従動軸側のカップリング側に付勢するコイルばね２０３と、を備えた駆動連結機構２００において、コイルばね２０３は、軸受け２０４と当接する部分のコイル径Ｌ１を内輪３０７の径より小さく設定し、カップリング２０２と当接する部分のコイル径Ｌ２を内輪３０７の径より大きく設定する
【選択図】 図３

Description

本発明は、駆動部と従動部とを着脱可能に連結し、駆動部の回転を従動部に安定伝達可能な駆動連結機構及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置（プリンタ、ＦＡＸ、複写機、複合機など）においては、回転駆動される駆動部と回転自在な従動部とを着脱可能に連結する駆動連結機構が利用されている。

例えば、感光体ドラムは、メンテナンス或いは交換を容易にするため、複写機などの本体から取り外し可能に設けられ駆動軸に対して着脱自在に連結されている。着脱自在で且つ駆動力を確実に伝達可能とするため、駆動軸にこれと一体的に回転するカップリングが形成され、感光体ドラムにも駆動軸カップリングに嵌合するカップリングが形成されている。また、駆動軸側のカップリングは、駆動軸に装着された圧縮バネにより駆動軸の先端に向かって付勢され、感光体ドラムを駆動軸に沿ってカップリングに向かって移動させることにより、カップリング同士が嵌合して感光体ドラムと駆動軸とが連結される。同時に、圧縮バネによりカップリングが感光体ドラムのカップリングに向かって押し付けられ、これらは強固に連結される。このようにして、駆動軸の駆動力を感光体ドラムに伝達可能となり、駆動軸による感光体ドラムの駆動が可能となる（例えば、特許文献１参照）。

また、給紙トレイは、記録紙を補給するために複写機などの本体から取り外し可能に設けられている。この給紙トレイには、用紙を積載するための用紙積載台が取り付けられており、この用紙積載台を昇降機構により押し上げることで、そこに積載された用紙の最上位置を規定の高さに維持するようにしている。また、複写機などの本体から取り外し可能に設けられ駆動軸に対して着脱自在に連結されている。着脱自在で且つ駆動力を確実に伝達可能とするため、用紙積載台を上下動させるための従動軸と、この従動軸と駆動軸との間で駆動力伝達を断続させるジョイント機構とを備える。ジョイント機構は、従動軸に設けられた係合ピンと、駆動軸に取り付けられたカップリング部材とを有し、そのカップリング端面には係合溝が形成されている。駆動軸には回転係止位置と回転係止解除位置とが設定され、カップリング部材はコイルばねにより回転係止解除位置側に付勢されている。また、カップリング端面にはガイド片が設けられ、このガイド片が係合ピンとの当接時において係合ピンを係合溝に係合させるべくカップリング部材に回転力を付与する（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−８７２２５号公報（図３、図６） 特開平１１−４３２２９号公報（図１、図１２）

しかし、かかる従来の技術では以下の問題が生じる。

即ち、従来の技術のうち前者の場合には、駆動軸側のカップリングは、駆動軸に密着装着された圧縮バネにより駆動軸の先端に向かって付勢され、感光体ドラムを駆動軸に沿ってカップリングに向かって移動させることにより、カップリング同士が嵌合して感光体ドラムと駆動軸とが連結される。そして、駆動軸の回転とともに圧縮バネも回転する。この場合、圧縮バネが駆動軸に密着装着されるので、ばねコイル径が小さくなり、必要加重に対してねじり量が大きくなって、ばねの寿命が短くなる問題がある。

一方、従来の技術のうち後者の場合には、駆動軸には回転係止位置と回転係止解除位置とが設定され、カップリング部材は駆動軸には密着しないコイルバネにより回転係止解除位置側に付勢されている。この場合、コイルばねが駆動軸に密着装着されないので、ばねコイル径が大きくなり必要加重に対してねじり量が小さくなり、ばねの寿命を長くすることができる。しかし、ばねコイル径を大きくすると、駆動軸軸受の固定外輪部にばねの先端が当接し、駆動軸の回転に伴いコイルばねも回転するので、固定外輪部に回転するばねの先端がこすれて、騒音や磨耗が発生する問題がある。これを解決するために、駆動軸軸受の回転内輪部をばねコイル径よりも大きくすることも考えられるが、軸受部が大きくなり、コストの増大を招く問題がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みて為されたものであり、ばねの長寿命化を実現すると共に、軸受けの大型化を回避しつつ当該軸受けの磨耗及び騒音の発生を防止することができる駆動連結機構及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、固定外輪と回転可能な内輪を有する軸受けと、内輪に嵌合して回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に設けられ従動軸側連結部と着脱自在に連結して駆動軸の回転を従動軸に伝達する駆動軸側連結部と、この駆動軸側連結部と前記軸受けの間に設けられ駆動軸側連結部を従動軸側連結部側に付勢するコイルばねと、を備えた駆動連結機構において、コイルばねは、軸受けと当接する部分のコイル径Ｌ１を内輪径より小さく設定し、駆動軸側連結部と当接する部分のコイル径Ｌ２を内輪径より大きく設定するようにしたものである。

本発明に係る駆動連結機構及びこれを備えた画像形成装置によれば、ばねの長寿命化を実現すると共に、軸受けの大型化を回避しつつ当該軸受けの磨耗及び騒音の発生を防止することができる。

本発明の第１の態様に係る駆動連結機構は、固定外輪と回転可能な内輪を有する軸受けと、内輪に嵌合して回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に設けられ従動軸側連結部と着脱自在に連結して駆動軸の回転を従動軸に伝達する駆動軸側連結部と、この駆動軸側連結部と前記軸受けの間に設けられ駆動軸側連結部を従動軸側連結部側に付勢するコイルばねと、を具備し、前記コイルばねは、前記軸受けと当接する部分のコイル径Ｌ１を前記内輪径より小さく設定し、前記駆動軸側連結部と当接する部分のコイル径Ｌ２を前記内輪径より大きく設定する構成を採る。

この構成によれば、軸受けと当接する部分のコイル径Ｌ１は内輪径より小さいので、コイルばねが固定外輪に接触することはなく、駆動軸の回転に伴いコイルばねが回転しても、固定外輪にコイルばねの先端が擦れることもないので、軸受けにおける磨耗や騒音の発生を防止することができる。また、軸受けと当接する部分のコイル径Ｌ１が内輪の径よりも小さく設定されているので、軸受けの大型化を回避することができる。さらに、カップリングと当接する部分のコイル径Ｌ２は内輪径より大きく設定されているので、必要加重に対してねじり量が小さくなり、コイルばねの長寿命化を実現することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に係る駆動連結機構において、前記コイルばねは、コイル径Ｌ１に設定された部分における前記駆動軸の軸方向の幅を、当該コイルばねの揺動によってコイル径Ｌ２に設定された部分が前記固定外輪に接触しない一定幅に設定する構成を採る。

この構成によれば、コイルばねが揺動した場合においても、コイル径Ｌ１に設定された部分が一定幅を有しているので、コイル径Ｌ２に設定された部分が固定外輪に接触するのを防止することができる。

本発明の第３の態様は、第１の態様に係る駆動連結機構において、前記コイルばねは、コイル径Ｌ１に設定された部分とコイル径Ｌ２に設定された部分との間におけるコイル径をテーパー状に設定する構成を採る。

この構成によれば、コイルばねが揺動した場合においても、コイルばねのテーパー状に設定された部分が緩衝となって、コイル径Ｌ２に設定された部分が固定外輪に接触するのを防止することができる。また、コイルばねのテーパー状に設定された部分により、コイルばねに荷重された場合においも、コイルばねのねじり量を低減することができる。

本発明の第４の態様に係る画像形成装置は、第１から第３のいずれかの態様に係る駆動連結機構を備える構成を採る。

この構成によれば、画像形成装置において、第１から第３のいずれかの態様に係る駆動連結機構の効果を得ることができる。

図１は、本実施の形態に係る駆動連結機構を搭載する画像形成装置１００の概略構成を示すブロック図である。

同図に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１００は、装置下方に配置された給紙カセットに載置された記録紙束１０１の最上位の記録紙をピックアップローラ１０２で搬送し、さらにこの記録紙を複数の搬送ローラ１０３及び１０４で装置上方に配置されたプロセスユニット１０５に向けて搬送する。プロセスユニット１０５に到達した記録紙は、プロセスユニット１０５が備える感光体ドラム１０６と転写ローラ１０７との間に送り込まれる。プロセスユニット１０５は、感光体ドラム１０６の表面にＬＳＵ１０８によって形成された潜像画像にトナーを付着させ、これにより形成されたトナー画像を搬送される記録紙に転写する。トナー画像が転写された記録紙は、プロセスユニット１０５の上方に配置された定着ユニット１０９に搬送される。定着ユニット１０９に到達した記録紙は、定着ユニット１０９が備える加熱ローラ１１０と加圧ローラ１１１との間に送り込まれる。加圧ローラ１１１が記録紙に圧力を加えると共に加熱ローラ１１０が記録紙に熱を与えることで記録紙の表面上のトナー画像が定着される。トナー画像が定着された記録紙は、排出ローラ１１２により排出され、排紙トレイ１１３に送り込まれる。

本実施の形態に係る駆動連結機構は、プロセスユニット１０５の感光体ドラム１０６を駆動する駆動軸上に設けられている。以下、本実施の形態に係る駆動連結機構の構成について説明する。

図２は、本実施の形態に係る駆動連結機構の周辺の構成を示す斜視図である。

同図に示すように、感光体ドラム１０６は、本実施の形態に係る駆動連結機構２００を構成する駆動軸２０１に対して着脱自在に連結される。駆動連結機構２００は、駆動軸２０１からの駆動力を確実に伝達するために駆動軸２０１と一体的に回転する駆動軸側連結部としてのカップリング２０２、このカップリング２０２を駆動軸の先端に向かって付勢するコイルばね２０３及び駆動軸２０１を回転自在に保持すると共にコイルばね２０３の一端を係止する軸受け２０４を備える。一方、感光体ドラム１０６にはカップリング２０２と嵌合するカップリング２０５が設けられている。駆動軸２０１が感光体ドラム１０６に挿入された後、両者のカップリング２０２及び２０５が嵌合することで、駆動軸２０１と感光体ドラム１０６とが連結される。これにより、駆動軸２０１からの駆動力を感光体ドラム１０６に伝達可能となり、駆動軸２０１による感光体ドラム１０６の駆動が可能となる。

図３は、本実施の形態に係る駆動連結機構の構成要素図である。

同図に示すように、本実施の形態に係る駆動連結機構２００は、駆動軸２０１に、軸受け２０４、コイルばね２０３及びカップリング２０２を取り付け、これらを固定することで形成される。駆動軸２０１には、これらを固定するための溝部３０１及び穴部３０２が形成されている。溝部３０１に係止部材３０３を取り付けることで、軸受け２０４における軸方向内側への移動が規制される。穴部３０２にストッパ３０４を挿入することでカップリング２０２における軸方向先端側への移動が規制される。なお、カップリング２０２には、このストッパ３０４が入り込む溝部３０５が形成されている。この溝部３０５にストッパ３０４が入り込むことで、カップリング２０２における回転が規制される。

軸受け２０４は、固定外輪３０６及び回転可能な内輪３０７を有する。駆動軸２０１は、内輪３０７に嵌合する。後述するコイルばね２０３の付勢力により内輪３０７は、駆動軸２０１と一緒に回転する。固定外輪３０６は、本複合機１００の筐体に固定され、駆動軸２０１と一緒に回転することはない。

コイルばね２０３は、軸受け２０４とカップリング２０２との間に配置されている。上述のように、軸受け２０４が係止部材３０３により固定されているため、コイルばね２０３は、カップリング２０２を駆動軸２０１の先端方向に付勢する。駆動軸２０１の先端方向に付勢されたカップリング２０２は、ストッパ３０４による移動の規制によりその位置が固定される。

本実施の形態に係る駆動連結機構２００において、コイルばね２０３は、軸受け２０４に当接する部分と、カップリング２０２に当接する部分とで異なる径を有する。コイルばね２０３は、軸受け２０４に当接する部分において内輪３０７の径よりも小さい径（以下、コイルばね２０３の径を「コイル径」という）を有する。一方、カップリング２０２に当接する部分において内輪３０７の径よりも大きいコイル径を有する。

図４は、本実施の形態に係る駆動連結機構２００が有するコイルばね２０３の拡大図である。同図においては、軸受け２０４に当接する部分のコイル径を「Ｌ１」で示し、カップリング２０２に当接する部分のコイル径を「Ｌ２」で示している。

同図に示すように、コイルばね２０３は、軸受け２０４に当接する部分のコイル径Ｌ１を、カップリング２０２に当接する部分のコイル径Ｌ２よりも小さく設定している。また、コイルばね２０３において、軸受け２０４側の端部においてコイル径Ｌ１に設定された部分の駆動軸２０１方向の幅は一定の幅に設定されている。具体的には、コイル径Ｌ１に設定された部分の駆動軸２０１方向の幅は、コイルばね２０３の揺動によってコイル径Ｌ２に設定された部分が固定外輪３０６に接触しない幅に設定されている。

このように本実施の形態に係る駆動連結機構２００においては、コイル径Ｌ１に設定された部分の幅を、コイルばね２０３の揺動によってコイル径Ｌ２に設定された部分が固定外輪３０６に接触しない幅に設定したので、コイルばね２０３が揺動した場合においても、コイル径Ｌ２に設定された部分が固定外輪３０６に接触するのを防止することができる。

また、コイルばね２０３は、図４に示すように、コイル径Ｌ１に設定された部分からコイル径Ｌ２に設定された部分に向かって次第にコイル径が大きくなる形状を有している。言い換えると、コイル径Ｌ１に設定された部分と、コイル径Ｌ２に設定された部分との間におけるコイル径は、テーパー状に設定されている。

このように本実施の形態に係る駆動連結機構２００においては、コイル径Ｌ１に設定された部分と、コイル径Ｌ２に設定された部分との間におけるコイル径を、テーパー状に設定したので、コイルばね２０３が揺動した場合においても、コイルばね２０３のテーパー状に設定された部分が緩衝となって、コイル径Ｌ２に設定された部分が固定外輪３０６に接触するのを防止することができる。また、コイルばね２０３のテーパー状に設定された部分により、コイルばね２０３に荷重された場合においも、コイルばね２０３のねじり量を低減することができる。

図５は、本実施の形態に係る駆動連結機構２００において、コイルばね２０３が圧縮されていない状態について示す側面図である。また、図６は、本実施の形態に係る駆動連結機構２００において、コイルばね２０３が圧縮された状態について示す側面図である。

図５に示すように、圧縮されていない状態においてコイルばね２０３は、軸受け２０４に対してコイル径Ｌ１に設定された部分で当接する一方、カップリング２０２に対してコイル径Ｌ２に設定された部分で当接している。コイルばね２０３は、軸受け２０４の内輪３０７に対してのみ当接し、固定外輪３０６には当接していない。

一方、図６に示すように、圧縮された状態においても、コイルばね２０３は、圧縮されていない状態における軸受け２０４及びカップリング２０２との当接状態を維持している。このため、圧縮された場合にコイル径Ｌ１に設定された部分以外の部分が軸受け２０４の固定外輪３０６等に当接することはない。

このように本実施の形態に係る駆動連結機構２００によれば、コイルばね２０３において、軸受け２０４と当接する部分のコイル径Ｌ１が内輪３０７の径より小さく設定され、カップリング２０２と当接する部分のコイル径Ｌ２が内輪３０７の径より大きく設定されている。このため、コイルばね２０３が固定外輪３０６に接触することはない。したがって、駆動軸２０１の回転に伴いコイルばね２０３が回転した場合においても、固定外輪３０７にコイルばね２０３の先端が擦れることはないので、軸受け２０４における磨耗や騒音の発生を防止することができる。また、軸受け２０４と当接する部分のコイル径Ｌ１が内輪３０７の径よりも小さく設定されているので、軸受け２０４の大型化を回避することができる。さらに、カップリング２０２と当接する部分のコイル径Ｌ２は内輪３０７の径より大きく設定されているので、必要加重に対してねじり量が小さくなり、コイルばね２０３の長寿命化を実現することができる。

本発明に係る駆動連結機構及びこれを備えた画像形成装置によれば、ばねの長寿命化を実現すると共に、軸受けの大型化を回避しつつ当該軸受けの磨耗及び騒音の発生を防止することができ、ばねや軸受けのメンテナンス等の作業を削減することができる点で有用である。

本発明の一実施の形態に係る駆動連結機構を搭載する画像形成装置の概略構成を示すブロック図 上記実施の形態に係る駆動連結機構の周辺の構成を示す斜視図 上記実施の形態に係る駆動連結機構の構成要素図 上記実施の形態に係る駆動連結機構が有するコイルばねの拡大図 上記実施の形態に係る駆動連結機構において、コイルばねが圧縮されていない状態について示す側面図 上記実施の形態に係る駆動連結機構において、コイルばねが圧縮された状態について示す側面図

符号の説明

１００ 画像形成装置
１０６ 感光体ドラム
２００ 駆動連結機構
２０１ 駆動軸
２０２ カップリング
２０３ コイルばね
２０４ 軸受け
３０６ 固定外輪
３０７ 内輪

Claims (4)

1. 固定外輪と回転可能な内輪を有する軸受けと、内輪に嵌合して回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に設けられ従動軸側連結部と着脱自在に連結して駆動軸の回転を従動軸に伝達する駆動軸側連結部と、この駆動軸側連結部と前記軸受けの間に設けられ駆動軸側連結部を従動軸側連結部側に付勢するコイルばねと、を具備し、前記コイルばねは、前記軸受けと当接する部分のコイル径Ｌ１を前記内輪径より小さく設定し、前記駆動軸側連結部と当接する部分のコイル径Ｌ２を前記内輪径より大きく設定することを特徴とする駆動連結機構。
2. 前記コイルばねは、コイル径Ｌ１に設定された部分における前記駆動軸の軸方向の幅を、当該コイルばねの揺動によってコイル径Ｌ２に設定された部分が前記固定外輪に接触しない一定幅に設定することを特徴とする請求項１記載の駆動連結機構。
3. 前記コイルばねは、コイル径Ｌ１に設定された部分とコイル径Ｌ２に設定された部分との間におけるコイル径をテーパー状に設定することを特徴とする請求項１記載の駆動連結機構。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の駆動連結機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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