JP2007298913A - クラッチ位置変更方法、駆動伝達装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸の交換や、高価な材料及び処理を必要とせずに低コストで充分な信頼性を確保ができる、ワンウェイクラッチが組み込まれた駆動伝達装置を得る。
【解決手段】回転する回転軸４０と、回転軸４０がはめ込まれ、所定の方向の回転を回転軸に伝達するワンウェイクラッチ３１と、ワンウェイクラッチ３１の回転軸４０に対する軸方向位置を変更するクラッチ位置変更手段３２と、からなる駆動伝達装置とする。
【選択図】図３

Description

本発明はワンウェイクラッチを組み込んだ駆動伝達装置と該駆動伝達装置を用いた画像形成装置に関し、特にワンウェイクラッチ位置の変更に関するものである。

画像形成装置は、転写紙の搬送を行う紙搬送機構を有している。これは、モータ等の駆動装置と、駆動装置からの駆動力を搬送ローラへ伝達する歯車又はベルトプーリ等の駆動伝達装置と、駆動伝達装置から伝達されてきた駆動力によって転写紙を搬送する搬送ローラ及び、駆動伝達装置と搬送ローラを結ぶ軸等から構成されている。搬送ローラが速度変動のあるものである場合には、当該搬送ローラを駆動する駆動伝達装置にワンウェイクラッチを配置するのが一般的である。

このようなワンウェイクラッチは、次のような目的で使用される。即ち、下流の搬送ローラで上流の搬送ローラにニップされた転写紙を搬送する場合や、あるいは下流の搬送ローラの搬送速度が上流の搬送ローラの搬送速度よりも速く設定されているような場合に転写紙をスムーズに搬送するためや、ジャム処理で搬送ローラにニップされた転写紙の引き抜きを容易にするために用いられたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、モータの正逆回転によって駆動させる搬送ローラを切り換えるため、駆動軸の逆転を防止するもの（例えば、特許文献２参照）、等がある。

またワンウェイクラッチとしては、外輪に鉄系合金を用い、外輪が一方向（例えば時計方向）に回転すると外輪からバネ力により金属製のローラが飛び出し、それにより内側にある金属製の軸をロックし、駆動力を伝達する。また逆方向（例えば反時計方向）に回転すると、金属製のローラは戻ることになり、ロックは解除され空転するもの（例えば、特許文献３参照）、等がある。
特開平５−３２３４８号公報 特開２００３−２８０３０８号公報 特開平５−１２６１７１号公報

しかし、ワンウェイクラッチを高トルクで長時間使用した場合には、金属製軸が金属製ローラとの摩耗により、削れてしまうという現象が生じる。特に軸径が細くなり、前記金属製ローラの飛び出しストローク、つまり噛み合いシロよりも小さくなってしまうと、ロック不良が発生し、駆動の伝達不良が生じてしまう。

これを防ぐために、軸を定期的に交換したり、軸の材料に高硬度のもの例えばＳＵＳ４４０Ｃを用い、更に焼き入れを行って削れにくくすることによりロック不良を防止することが行われている。しかし、前者の場合には交換が容易でなく、多くの工数を要し、後者の場合にはコストアップの一因となるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、軸の交換や、高価な材料及び処理を必要とせず、低コストで充分な信頼性の確保ができる、ワンウェイクラッチが込み込まれた駆動伝達装置及び画像形成装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
１．回転する回転軸と、該回転軸に取り付けられた１個又は複数の止め輪と、前記回転軸がはめ込まれたワンウェイクラッチと、を有する駆動伝達装置のクラッチ位置変更方法であって、前記ワンウェイクラッチの軸方向位置は前記止め輪により第一の位置に保持されており、所定の噛み合い回数経過後に、前記止め輪の位置を変更することにより、前記ワンウェイクラッチの軸方向位置を第二の位置に変更することを特徴とするクラッチ位置変更方法。
２．回転する回転軸と、該回転軸がはめ込まれ、所定方向の回転を前記回転軸に伝達するワンウェイクラッチと、該ワンウェイクラッチの前記回転軸に対する、軸方向位置を変更するクラッチ位置変更手段と、を有することを特徴とする駆動伝達装置。
３．前記ワンウェイクラッチが組み込まれたクラッチ組み込みギアを有し、該クラッチ組み込みギアは前記回転軸に取り付けられた１個又は複数の止め輪により軸方向の位置決めがなされ、前記クラッチ位置変更手段は前記止め輪の軸方向での取り付け位置を変更するものであることを特徴とする２に記載の駆動伝達装置。
４．前記クラッチ位置変更手段による前記クラッチ組み込みギアの軸方向位置の変更に伴い、前記クラッチ組み込みギアに噛み合っているギアの軸方向位置も同方向に変更させることを特徴とする２又は３に記載の駆動伝達装置。
５．画像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段に転写材を供給して画像を転写させる転写手段と、前記転写材を搬送する搬送装置を駆動する駆動伝達装置と、を有し、前記駆動伝達装置に２乃至４のいずれかに記載の駆動伝達装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、軸の交換や、高価な材料及び処理を必要とせずに低コストで充分な信頼性を確保ができる、ワンウェイクラッチが組み込まれた駆動伝達装置を得ることができ、この駆動伝達装置を用いることにより低コストで充分な信頼性を有した画像形成装置を得ることが可能となる。

以下、本発明の画像形成装置の実施の形態を図を用いて説明する。
図１は、本発明に係るワンウェイクラッチを組み込んだ駆動伝達装置を用いた画像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図である。
このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、縦列配置された複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、複数のローラにより巻回され回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体７と、給紙搬送手段、及び定着装置８とからなる。
イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体（感光体）１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、一次転写手段５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体（感光体）１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、一次転写手段５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体（感光体）１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、一次転写手段５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体（感光体）１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、一次転写手段５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する中間転写体７上に逐次重ね合うよう転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材（以下用紙と称す）Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置８の定着ローラ８Ａにより定着処理され、搬送ローラ２４、２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

両面画像形成時には、第１面に画像形成され、定着装置８から排出された用紙Ｐは、分岐手段２７により用紙搬送路から分岐され、下方の反転通紙路２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを通過して、中間ローラ２２Ｄにおいて合流する。反転搬送された用紙Ｐは、レジストローラ２３を経て、二次転写手段５Ａに搬送され、用紙Ｐの第２面上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置８の定着ローラ８Ａにより定着処理され、搬送ローラ２４、２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、二次転写手段５Ａにより用紙Ｐにカラー画像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写体７は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、一次転写手段５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。二次転写手段５Ａは、ここを用紙Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７に圧接する。

本実施の形態に係る駆動伝達装置は、図１に示す画像形成装置において、例えば用紙を搬送する、搬送ローラ２４等に用いられるものであり、以下、詳細に説明する。

図２は一般的なワンウェイクラッチ３１の構造を示す断面図である。鉄系合金からなる外輪３１Ｂが図示時計方向に回転すると外輪からバネ３１Ｃの付勢力により金属製ローラ３１Ａが飛び出し、それにより内側にある金属製の軸４０をロックして駆動力を伝達し回転軸４０を回転させる。また外輪３１Ｂが図示反時計方向に回転すると金属製ローラはバネ３１Ｃの付勢力に抗して戻されることになり、回転軸４０のロックは解除されて外輪３１Ｂは空転し、回転軸４０は回転しない。また、軸４０が相対的に逆方向に回転動作することによっても同様にワンウェイクラッチの作用が得られるものである。

図３は、本発明に係る駆動伝達装置の一例を示す断面図である。同図において、３１はワンウェイクラッチであり、ワンウェイクラッチ３１は回転軸４０にはめ込まれている。３２は、ワンウェイクラッチ３１が組み込まれたクラッチ組み込みギアである。クラッチ組み込みギア３２の所定方向の回転時に、ワンウェイクラッチ３１を介して回転軸４０を回転させるようになっている。クラッチ組み込みギア３２は、モータ等の駆動源からの駆動力を伝達するギア３３と歯合されている。

同図に示すように、クラッチ組み込みギア３２が組み込まれた回転軸４０は、Ｅ型止め輪（以下、Ｅリングとも称す）３０１を装着するための溝４０１、４０２、４０３、４０４が、所定の間隔で形成されている。なお溝４０１と溝４０２、溝４０３と溝４０４の間隔、つまりクラッチ位置変更量は、ワンウェイクラッチ３１の軸方向幅に対して同等以上の長さに設定されている。

図３（ａ）に示す状態を初期状態として説明する。２つのＥリング３０１は、回転軸４０の溝４０１、４０３にはめ込まれ、クラッチ組み込みギア３２を図示の第一の位置に保持している。この状態で、所定量の噛み合い回数（プリント数）経過後に、Ｅリング３０１をそれぞれ溝４０２、４０４の位置に変更し、クラッチ組み込みギア３２の位置を図３（ｂ）に示す第二の位置に変更する。

即ち、所定量の噛み合い回数経過後に回転軸４０のワンウェイクラッチ３１によるロック部の位置を変更し、更新するので、回転軸４０に対するワンウェイクラッチ３１の軸方向位置が変わり、初期状態と同様の状態となり、ロック不良の発生を防止することができる。

なお、ギア３３の歯幅はクラッチ組み込みギア３２の歯幅に対して充分長く設定しているのでワンウェイクラッチ３１の軸方向位置の変更前後で両ギア間での駆動伝達に支障は生じない。

図４は、本発明に係る駆動伝達装置の別の例を示す断面図である。以下の図においては説明の重複を避けるために、図３の駆動伝達装置と共通する部分は同一符号を付すことにより説明に代える。同図において３２１はスペーサ型止め輪である。クラッチ組み込みギア３２は、モータ等の駆動源からの回転を伝達する他のギア（図示せず）と歯合されている。なお、スペーサ型止め輪３２１の軸方向幅は、ワンウェイクラッチ３１の軸方向幅より長く設定されている。

図４（ａ）に示す状態を初期状態として説明する。２つのＥリング３０１は回転軸４０の溝４０５、４０６にはめ込まれ、図において上方からクラッチ組み込みギア３２、２つのスペーサ型止め輪３２１の順で、ともに図示の第一の位置に保持されている。この状態で、所定量の噛み合い回数経過後に、２つのスペーサ型止め輪３２１のうち一方をクラッチ組み込みギア３２の上方に、はめ直すことにより、クラッチ組み込みギア３２の位置を図４（ｂ）に示す第二の位置に変更する。

更に所定量のプリントが行われると、図４（ｂ）に示す状態から、下方のスペーサ型止め輪３２１をクラッチ組み込みギア３２の上方に、はめ直すことにより、クラッチ組み込みギア３２の位置を図４（ｃ）に示す第三の位置に変更する。

即ち、所定量のプリントがなされる度に回転軸４０のワンウェイクラッチ３１によるロック部の位置を変更し、更新するので、回転軸４０に対するワンウェイクラッチ３１の軸方向位置が変わり、初期状態と同様の状態となり、ロック不良の発生を防止することができる。

図５は図４に用いられるスペーサ型止め輪の形状を示す斜視図である。同図に示すようにスペーサ型止め輪３２１はＰＯＭ（ポリアセタール）等の樹脂で形成され、切り欠き部を有するＣ型で弾性を有していることより、作業者が専用工具等を使わずに簡単に軸直交方向に取り外し及び取り付けを行うことができるようになっている。

図６は本発明に係る駆動伝達装置の他の例を示す断面図である。同図において、クラッチ組み込みギア３２は、モータ等の駆動源からかの回転を伝達するギア３４と歯合されている。

同図に示すように、クラッチ組み込みギア３２が組み込まれた回転軸４０は、Ｅリング３０１を装着するための溝４０１、４０２、４０３、４０４が所定の間隔で形成されている。また軸４２にもＥリング３０１を装着するための溝４２１、４２２、４２３、４２４が回転軸４０の溝４０１、４０２、４０３、４０４に対応した間隔で形成されている。なお溝４０１と溝４０２、溝４０３と溝４０４の間隔は、ワンウェイクラッチ３１の軸方向幅よりも同等以上の長さに設定されている。

図６（ａ）に示す状態を初期状態として説明する。各々２つずつのＥリング３０１は回転軸４０の溝４０１、４０３と軸４２の溝４２１、４２３にそれぞれはめ込まれ、クラッチ組み込みギア３２と、同ギアに噛合されているギア３４を図示の第一の位置に保持している。この状態で所定量のプリントが行われると、Ｅリング３０１の位置を回転軸４０の４０２、４０４と、軸４２の溝４２２、４２４にそれぞれ変更し、クラッチ組み込みギア３２と同ギアに噛合されているギア３４の位置をそれぞれ図６（ｂ）に示す第二の位置に変更する。

即ち、所定量のプリントがなされた後に回転軸４０のワンウェイクラッチ３１によるロック部の位置を変更し、更新するので、回転軸４０に対するワンウェイクラッチ３１の軸方向位置が変わり、初期状態と同様の状態となり、ロック不良の発生を防止することができる。

なお、ギア３２、ギア３４の軸方向位置変更に合わせて、歯面３４Ｂに歯合されている別のギア（図示せず）の軸方向位置変更も合わせて行っている。

図７は、本発明に係る駆動伝達装置のその他の例を示す断面図であり、１個の止め輪により構成された駆動伝達装置の実施態様である。同図において４３は段付き回転軸である。５０は本体パネルであり、パネル５０に取り付けられたベアリング軸受け（図示せず）を介して回転軸４３を支持している。

初期は図示の第一の位置に保持されている。この状態で、所定量の噛み合い回数経過後に、スペーサ型止め輪３２１をクラッチ組み込みギア３２の上方に、はめ直すことにより、クラッチ組み込みギア３２の位置を第二の位置（図示せず）に変更する。このことにより、回転軸４３のワンウェイクラッチ３１によるロック部の位置を変更し、更新するので、回転軸４３に対するワンウェイクラッチ３１の軸方向位置が変わり、初期状態と同様の状態となり、ロック不良の発生を防止することができる。

図３から図７は「ワンウェイクラッチ３１の回転軸４０に対する軸方向位置を変更するクラッチ位置変更手段」の一態様として、回転軸４０の軸方向位置を固定したままワンウェイクラッチ３１の軸方向位置を変更する構成とした実施の形態であるが、特にそれに限定されず、逆に、ワンウェイクラッチ３１の軸方向位置を固定したまま回転軸４０を軸方向にずらすことで、回転軸４０に対するワンウェイクラッチ３１の位置を変更する構成としてもよい。

また本実施の形態では止め輪の実施態様としてスペーサ型止め輪とともに、Ｅリングを用いて説明したが、特に本実施態様に限定されずグリップリングやＣリング等を用いてもよい。また軸方向の位置変更は１段分のみではなく、複数の段数分変更できるようにしてもよい。

図１に示す画像形成装置において、用紙を搬送する搬送ローラ２４の駆動に図３に示す様な駆動伝達装置を用いた。図３のワンウェイクラッチ３１を支持する軸４０の一端は搬送ローラ２４に接続している。

ワンウェイクラッチ３１を用いた場合の効果は以下のとおりである。図１において両面画像形成時には第１面に画像形成され、定着装置８から排出された用紙Ｐは、分岐手段２７により用紙搬送路から分岐され、下方の反転通紙路２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを通過して、中間ローラ２２Ｄにおいて合流する。その場合において、プリント生産性を向上させるため、上流側の定着ローラ８Ａと搬送ローラ２４での搬送速度に対して、その下流側の搬送経路２８Ａ、２８Ｂでの搬送ローラの搬送速度をより速く設定している。用紙Ｐが複数の搬送ローラにより同時に搬送される場合において、搬送ローラ２４での搬送速度に対して、その下流側の搬送速度が速い場合には、搬送ローラ２４に接続している回転軸４０のワンウェイクラッチ３１によるロックは解除されるので、ギア３２に駆動は伝達されないことになる。よって同搬送経路における速度差による用紙Ｐの搬送不良や、トルク増大によるギア歯の破損等の不具合を未然に防ぐ効果がある。

ワンウェイクラッチ３１は軸方向幅４ｍｍ、内軸８φ用のものを用いた。回転軸４０（内軸）の外径の公差範囲は８．００〜７．９７ｍｍである。８．００ｍｍより大きいとワンウェイクラッチに挿入できなくなり、７．９７ｍｍを下回るとワンウェイクラッチ３１との噛み合いシロが少なくなりロック不良が発生しやすくなる。

回転軸４０の材質にはＳＵＳ４４０Ｃに比べて、低コストであるＳＵＳ４１６を用いた。テスト時の初期外径は７．９９ｍｍ、同位置での軸トルクは１．４〜１．８Ｎ・ｍであった。

図１に示す画像形成装置においてＡ４サイズで両面３０万プリント（噛み合い回数３０万回相当）を行った時点で図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態に回転軸４０のワンウェイクラッチ３１によるロック部の位置を変更した。なお、同位置変更前後で駆動伝達不良が発生しないように位置変更量、各ギアの歯幅を以下のように設定した。溝４０１と溝４０２、溝４０３と溝４０４との間隔は６ｍｍ。ギア３２、ギア３３の歯幅はそれぞれ１０ｍｍ、１６ｍｍ。

その後、更にＡ４サイズで両面３０万プリント継続したが、特にロック不良等の問題は生じず、充分な信頼性を確保することができた。
比較例１
図３（ａ）において、回転軸４０に溝４０２、４０４が設けられていない状態でテストを行った。それ以外の条件は前記実施例と同一である。

Ａ４サイズでプリント５０万枚行ったところでワンウェイクラッチ３１と回転軸４０のロック不良が発生し、用紙Ｐの搬送不良が発生した。

その時点で回転軸４０のワンウェイクラッチ３１によるロック部の位置での外径は、摩耗により初期外径７．９９ｍｍに対して、７．９７〜７．９６ｍｍと小さくなっており、噛み合いシロが少なくなることによるロック不良が発生していた。

以上説明したように、所定の噛み合い回数（本実施例では両面３０万プリント）経過後に、止め輪の位置を変更することによって、ワンウェイクラッチの軸方向位置を変更するクラッチ位置変更を行うことにより、軸の交換や、高価な材料及び処理を必要とせずに低コストで充分な信頼性を確保した、ワンウェイクラッチが組み込まれた駆動伝達装置を得ることができる。

なお、本実施例では、ＳＵＳ４１６を用いて実験を行ったが、これに限るものではなく、他の材料を軸に用いて、耐用噛み合い回数を予め求めておき、求めた耐用噛み合い回数
経過後に止め輪の位置を変更することで、他の材料でも適用可能なことは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 一般的なワンウェイクラッチの構造を示す断面図である。 本発明に係る駆動伝達装置の一例を示す図である。 本発明に係る駆動伝達装置の別の例を示す図である。 図４に用いられるスペーサ型止め輪の形状を示す斜視図である。 本発明に係る駆動伝達装置の他の例を示す断面図である。 本発明に係る駆動伝達装置のその他の例を示す断面図である。

符号の説明

３１ ワンウェイクラッチ
３２ クラッチ組み込みギア
４０、４３ 回転軸
３０１ Ｅリング型止め輪
４０１、４０２、４０３、４０４ Ｅリング用溝
３２１ スペーサ型止め輪
３３，３４ 噛み合いギア

Claims (5)

1. 回転する回転軸と、
   該回転軸に取り付けられた１個又は複数の止め輪と、
   前記回転軸がはめ込まれたワンウェイクラッチと、
   を有する駆動伝達装置のクラッチ位置変更方法であって、
   前記ワンウェイクラッチの軸方向位置は前記止め輪により第一の位置に保持されており、
   所定の噛み合い回数経過後に、
   前記止め輪の位置を変更することにより、前記ワンウェイクラッチの軸方向位置を
   第二の位置に変更することを特徴とする
   クラッチ位置変更方法。
2. 回転する回転軸と、
   該回転軸がはめ込まれ、所定方向の回転を前記回転軸に伝達するワンウェイクラッチと、
   該ワンウェイクラッチの前記回転軸に対する、軸方向位置を変更するクラッチ位置変更手段と、
   を有することを特徴とする駆動伝達装置。
3. 前記ワンウェイクラッチが組み込まれたクラッチ組み込みギアを有し、
   該クラッチ組み込みギアは前記回転軸に取り付けられた１個又は複数の止め輪により軸方向の位置決めがなされ、
   前記クラッチ位置変更手段は前記止め輪の軸方向での取り付け位置を変更するものであることを特徴とする請求項２に記載の駆動伝達装置。
4. 前記クラッチ位置変更手段による前記クラッチ組み込みギアの軸方向位置の変更に伴い、前記クラッチ組み込みギアに噛み合っているギアの軸方向位置も同方向に変更させることを特徴とする請求項２又は３に記載の駆動伝達装置。
5. 画像を形成する画像形成手段と、
   該画像形成手段に転写材を供給して画像を転写させる転写手段と、
   前記転写材を搬送する搬送装置を駆動する駆動伝達装置と、を有し、
   前記駆動伝達装置に請求項２乃至４のいずれか１項に記載の駆動伝達装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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