JP2006084690A - ウォームギアユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウォーム軸の回転変動を低減することのできるウォームギアユニット、および、このようなウォームギアユニットを有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明のウォームギアユニットは、駆動源からの回転駆動力を受けて回転する回転軸と、回転軸に固定されたウォームと、ウォームと噛合し、連結される被回転駆動体に駆動源からの回転駆動力を伝達するウォームホイールと、回転軸の周方向における２箇所で回転軸の周面に接し回転軸を支持する支持部材とを備えることでウォーム軸の回転変動を低減することができる
。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ウォームとウォームが固定されたウォーム軸とウォームに噛合するウォームホイールとを備えたウォームギアユニット、および、該ウォームギアユニットを有する画像形成装置に関する。

従来より、一本のウォーム軸上にウォームを複数取り付け、これらウォームに、感光体ロールやレジストロールあるいは中間転写ベルトの駆動ロールなどの被回転駆動体の軸が連結されたウォームホイールを噛合させて駆動源のモータや軸本数の低減を狙ったウォームギアユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１は、ウォームギアユニットの概略構成図である。

図１（ａ）に示すウォームギアユニット１００は、ウォーム軸１０４と、ウォーム軸１０４に取り付けられた４つのウォーム１０１と、これら４つのウォーム１０１と噛合するウォームホイール１０２と、このウォーム軸１０４を両端で支持する軸受け１０３とで構成されている。４つのウォームホイール１０２は、軸を介してＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色の感光体ロール（不図示）にそれぞれ連結され、軸受け１０３は、ベアリング１０５を介してウォーム軸１０４を支持している。尚、ウォーム１０１は、いわゆるねじれ方向が右のものであり、ウォーム軸１０４が矢印Ｂの向きに回転すると、ウォームホイール１０２は、矢印Ｃの向きに回転する。

図１（ｂ）には、図１（ａ）に示す矢印Ａの向きに軸受け部分を見た場合が示されており、ここには、ウォーム軸１０４が矢印Ｂの向きに回転しウォームホイール１０２が矢印Ｃの向きに回転することによりウォーム軸１０４に作用する駆動反力の分力ベクトルｆ１１、ｆ１２、および、これらの合力ベクトルである、ベクトルｆ１１＋ベクトルｆ１２が示されている。また、図１（ｂ）には、ウォーム軸１０４に作用する重力ベクトルｆ２２とベクトルｆ１１＋ベクトルｆ１２とによるこのウォーム軸１０４に作用する合力ベクトルＦ（｜Ｆ｜＝｜ｆ１１｜＋｜ｆ１２｜＋｜ｆ２２｜）とが示されている。図１（ｂ）に示す軸受け１０３には、回転するウォーム軸１０４に取り付けられたベアリング１０５が挿通される円形孔１０３１（図１（ｂ）参照）が穿設されている。
特開平６−１１０２９０号公報

ところで、図１に示すウォームギアユニット１００では、ウォームホイール１０２に連結された被回転駆動体における負荷変動によって合力ベクトルＦの向きが時々刻々変化する。これにより、ウォームギアユニット１００では、軸受け１０３に穿設された円形孔１０３１において、ウォーム軸１０４に取り付けられたベアリング１０５が揺動することによる回転変動がウォーム軸１０４に発生し、画像品質の劣化等が引き起こされるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑み、ウォーム軸の回転変動を低減することのできるウォームギアユニット、および、このようなウォームギアユニットを有する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のウォームギアユニットは、
駆動源からの回転駆動力を受けて回転する回転軸と、
上記回転軸に固定されたウォームと、
上記ウォームと噛合し、連結される被回転駆動体に上記駆動源からの回転駆動力を伝達するウォームホイールと、
上記回転軸の周方向における２箇所でこの回転軸の周面に接しこの回転軸を支持する支持部材とを備えたことを特徴とする。

本発明のウォームギアユニットでは、回転軸が、回転軸周面の２箇所で支持される。本発明のウォームギアユニットでは、回転軸にかかる駆動反力のうちの回転軸半径方向の分力と回転軸の重力との合力が、回転軸の中心と回転軸周面の２箇所とをそれぞれ結ぶ線分で挟まれた回転軸周方向の挟角の間を向くようになり、これにより回転軸の回転を安定させることができる。したがって、本発明のウォームギアユニットによれば、ウォーム軸の回転変動を低減することができる。

ここで、上記支持部材が、すべり軸受けであってもよく、あるいは、上記回転軸が、上記支持部材が接する部分にすべり軸受けを有するものであってもよい。

また、上記支持部材が、上記回転軸の延在方向同一位置における上記２箇所でこの回転軸の周面に接するものであってもよい。

上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
回転機構を備え、この回転機構を作用させて、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤担持体上に担持した現像剤で現像して現像像を形成しこの現像像を最終的に記録媒体に転写および定着することでこの記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置において、
上記回転機構が、
駆動源からの回転駆動力を受けて回転する回転軸と、
上記回転軸に固定されたウォームと、
上記ウォームと噛合し、連結される被回転駆動体に上記駆動源からの回転駆動力を伝達するウォームホイールと、
上記回転軸の周方向における２箇所でこの回転軸の周面に接しこの回転軸を支持する支持部材とを備えたウォームギアユニットを有することを特徴とする。

本発明のウォームギアユニットによれば、ウォーム軸の回転変動を低減することができ、このようなウォームギアユニットを有する本発明の画像形成装置によれば、画像品質の劣化を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図２は、本発明のウォームギアユニットの第１実施形態を備えた、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。

図２に示すように、本実施形態のプリンタ１には、４つの画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが備えられており、各画像形成部には、それぞれ、矢印Ａ方向に回転する感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、帯電器１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、露光器１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、現像ロール１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、および、一次転写ロール１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが備えられている。尚、このプリンタ１では、フルカラー印刷が可能となっており、上記の各構成要素の末尾に付された符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、およびＫは、それぞれイエロ、マゼンタ、シアン、および黒の画像形成用の構成要素であることを示している。

また、このプリンタ１には、矢印Ｂ方向に循環する中間転写ベルト３０、中間転写ベルト３０が懸架されたテンションローラ３０ｂ、中間転写ベルト３０を循環駆動させる駆動ロール３０ａ、レジストロール３１、および二次転写ロール３２も備えられている。

このプリンタ１の基本的な画像形成動作について説明する。

このプリンタ１では、先ず、イエローの画像形成部１０Ｙによるトナー像形成が開始され、矢印Ａ方向に回転する感光体１１Ｙの表面に、帯電器１２Ｙにより所定の電荷が付与される。次に、露光器１３Ｙにより生成されたイエロ画像に相当する露光光が感光体１１Ｙの表面に照射され、静電潜像が形成される。その静電潜像は現像ロール１４Ｙによりイエロのトナーで現像されて感光体１１Ｙ上にイエロのトナー像が形成される。そのトナー像は一次転写ロール１５Ｙにより中間転写ベルト３０に転写される。

中間転写ベルト３０は、中間転写ベルト３０上に転写されたイエロのトナー像が次の色の画像形成部１０Ｍの一次転写ロール１５Ｍに到達するタイミングに合わせて、次の色のマゼンタのトナー像が一次転写ロール１５Ｍに到達するように、マゼンタの画像形成部１０Ｍによるトナー像形成が行なわれる。こうして形成されたマゼンタのトナー像は、一次転写ロール１５Ｍにおいて中間転写ベルト３０上のイエロのトナー像の上に重ねて転写される。

続いて、シアンおよび黒の画像形成部１０Ｃ、１０Ｋによるトナー像形成が上記と同様のタイミングで行なわれ、一次転写ロール１５Ｃ、１５Ｋにおいて中間転写ベルト３０のイエロおよびマゼンタのトナー像の上に順次重ねて転写される。

こうして、中間転写ベルト３０上に転写された多色トナー像は、二次転写ロール３２によって最終的に記録用紙２００に二次転写され、多色トナー像は用紙２００とともに矢印Ｃ方向に搬送され、不図示の定着器により定着されることにより用紙２００上にはカラー画像が形成される。

ここで、図３は、プリンタに備えられた、本発明のウォームギアユニットの第１実施形態の概略構成図である。

図３に示す、本実施形態のウォームギアユニット２０は、ウォーム軸２１と、ウォーム軸２１に固定された、ねじれ方向が右の４つのウォーム２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと、これらウォームに噛合するウォームホイール２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄと、ウォーム軸２１を両端で支持する軸受け２４とで構成されている。軸受け２４は、ベアリング２５を介してウォーム軸２１を支持している。また、４つのウォームホイール２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄには、それぞれＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙ各色用の感光体ロール１１Ｋ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙが不図示の軸を介して連結されている。

図３に示すウォームギアユニット２０においては、ウォーム軸２１が駆動源であるモータＭにより図３に示す矢印Ｄの向きに回転し各ウォームホイールが図３に示す矢印Ａの向きに回転することによりウォーム軸２１には駆動反力が発生する。

図４は、図３に示すウォームギアユニットを矢印Ｅの向きに見た場合を示す図である。

図４に示す軸受け２４には、四角孔２４１が穿設されており、この四角孔２４１には、ベアリング２５が取り付けられたウォーム軸２１が挿通されている。このプリンタ１では、ウォーム軸２１の、ベアリング２５を含めた断面は円形であるのに対し、軸受け２４に穿設されている孔は四角形であることから、ベアリング２５が取り付けられたウォーム軸２１を１つの軸受けにつき２箇所（Ｐ’Ｐ’ ’）で支持することとなる。

図４（ａ）には、ウォーム軸２１に作用する駆動反力のうちの、図３における奥側および下側への分力とこれら分力の合力とが示されており、図４（ｂ）には、ウォーム軸２１に取り付けられたウォームと噛合したウォームホイールに連結された被回転駆動体の負荷が変動したことによりウォーム軸への駆動反力が変化し、これにより図４（ａ）に示す各分力が変化した場合が示されている。

図４（ａ）および図４（ｂ）には、図３における奥側への分力ベクトルｆ１１および図３における下側への分力ベクトルｆ１２の合力ベクトルｆと、このウォーム軸２１に作用する重力ベクトルＧとの合力Ｆが示されており、このプリンタ１では、ウォーム軸２１の周方向における２箇所でウォーム軸２１を支持することによりウォーム軸２１に作用する駆動反力の、図３における奥側への分力と図３における下側への分力との合力は、ウォーム軸２１の中心点Ｐと軸受け２４がベアリング２５を介してウォーム軸を支持する箇所Ｐ’Ｐ’’とを結ぶ線分Ｌによる挟角の間を向く。これにより、ウォーム軸の揺動が抑えられ、このプリンタ１では、ウォーム軸２１の回転を従来に比べ安定させることができ、画像品質の劣化を抑制することができる。

図５は、本発明のウォームギアユニットの第２実施形態の概略構成図の一部である。

図５に示すウォームギアユニット３０では、ウォーム軸３１にベアリングを取り付ける代わりにウォーム軸３１の両端部に滑り部材３１１が埋め込まれている。図５（ｂ）には、図５（ａ）における右側からこのウォームギアユニット３０を見た場合が示されており、軸受け３４が、四角孔３４１に挿通されたウォーム軸３１をこの滑り部材３１１が埋め込まれた部分で支持している様子が示されている。図５に示す態様においても、ウォーム軸３１の周方向における２箇所でウォーム軸３１が支持されており、これにより、ウォーム軸３１の回転を従来に比べ安定させることができる。

図６は、本発明のウォームギアユニットの第３実施形態の側面図である。

図６には、ウォームギアユニット４０の、第２実施形態の図５（ｂ）に相当する側面図が示されており、このウォームギアユニット４０では、軸受け４４が、四角孔４４１を形成する４辺のうちの２辺に沿って一体的に取り付けられた、断面がＬ字形の滑り部材４５を介してウォーム軸４１を支持している様子が示されている。図６に示す態様においても、ウォーム軸４１の周方向における２箇所でウォーム軸４１が支持されており、これにより、ウォーム軸４１の回転を従来に比べ安定させることができる。

図７は、本発明のウォームギアユニットの第４実施形態の概略構成図の一部である。

図７に示すウォームギアユニット５０では、上方が開放された、凹タイプの軸受け５４がベアリング５５を介してウォーム軸５１の延在方向同一位置においてウオーム軸５１を支持している。図７に示す態様においても、ウォーム軸５１の周方向における２箇所でウォーム軸５１が支持されており、これにより、ウォーム軸５１の回転を従来に比べ安定させることができる。

図８は、本発明のウォームギアユニットの第５実施形態の概略構成図の一部である。

図８に示すウォームギアユニット６０では、上方が開放されたタイプの軸受け６４によってベアリング６５を介してウォーム軸６１が支持されているものの、軸受け６４が、図８（ａ）に示すような、ウォーム軸６１の延在方向に互い違いに設けられた第１支持部６４ａおよび第２支持部６４ｂで構成されている点で、ウォーム軸５１の延在方向同一位置においてウオーム軸５１を支持する第４実施形態のウォームギアユニット５０と異なっている。図８に示す態様においても、ウォーム軸６１の周方向における２箇所でウォーム軸６１が支持されており、これにより、ウォーム軸６１の回転を従来に比べ安定させることができる。

以上に説明した、第２実施形態から第５実施形態のウォームギアユニットにおいても、ウォーム軸の回転を従来に比べ安定させることができることから、これら実施形態を備えたプリンタなどの画像形成装置においても画像品質の劣化を抑制することができる。尚、本発明のウォームギアユニットは、画像形成装置に限らず回転機構に広く適用することができる。

ウォームギアユニットの概略構成図である。 本発明のウォームギアユニットの第１実施形態を備えた、本発明の画像形成装置の一実施形態の概略構成図である。 プリンタに備えられた、本発明のウォームギアユニットの第１実施形態の概略構成図である。 図３に示すウォームギアユニットを矢印Ｅの向きに見た場合を示す図である。 本発明のウォームギアユニットの第２実施形態の概略構成図の一部である。 本発明のウォームギアユニットの第３実施形態の側面図である。 本発明のウォームギアユニットの第４実施形態の概略構成図の一部である。 本発明のウォームギアユニットの第５実施形態の概略構成図の一部である。

符号の説明

１ プリンタ
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 帯電器
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ 露光器
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ 現像ロール
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 一次転写ロール
２０、３０、４０、５０、６０ ウォームギアユニット
２１、３１、４１、５１、６１ ウォーム軸
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ ウォーム
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ ウォームホイール
２４、３４、４４、５４、６４ 軸受け
２４１、３４１、４４１ 四角孔
２５、５５、６５ ベアリング
３１１、４５ 滑り部材
３０ 中間転写ベルト
３１ レジストロール
３２ 二次転写ロール
２００ 記録用紙
M モータ

Claims (5)

1. 駆動源からの回転駆動力を受けて回転する回転軸と、
   前記回転軸に固定されたウォームと、
   前記ウォームと噛合し、連結される被回転駆動体に前記駆動源からの回転駆動力を伝達するウォームホイールと、
   前記回転軸の周方向における２箇所で該回転軸の周面に接し該回転軸を支持する支持部材とを備えたことを特徴とするウォームギアユニット。
2. 前記支持部材が、すべり軸受けであることを特徴とする請求項１記載のウォームギアユニット。
3. 前記回転軸が、前記支持部材が接する部分にすべり軸受けを有するものであることを特徴とする請求項１記載のウォームギアユニット。
4. 前記支持部材が、前記回転軸の延在方向同一位置における前記２箇所で該回転軸の周面に接するものであることを特徴とする請求項１記載のウォームギアユニット。
5. 回転機構を備え、該回転機構を作用させて、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤担持体上に担持した現像剤で現像して現像像を形成し該現像像を最終的に記録媒体に転写および定着することで該記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置において、
   前記回転機構が、
   駆動源からの回転駆動力を受けて回転する回転軸と、
   前記回転軸に固定されたウォームと、
   前記ウォームと噛合し、連結される被回転駆動体に前記駆動源からの回転駆動力を伝達するウォームホイールと、
   前記回転軸の周方向における２箇所で該回転軸の周面に接し該回転軸を支持する支持部材とを備えたウォームギアユニットを有することを特徴とする画像形成装置。

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