JP2009186551A - Gear mechanism and image forming apparatus using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、合成樹脂製のギア部材を有するギア機構及びこれを用いた画像形成装置に関し、特に小径ギアと大径ギアとが合成樹脂材料にて一体的に形成されたギア部材を有するギア機構及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a gear mechanism having a gear member made of synthetic resin and an image forming apparatus using the same, and in particular, a gear mechanism having a gear member in which a small diameter gear and a large diameter gear are integrally formed of a synthetic resin material. And an image forming apparatus using the same.
電子写真プロセスなどにより記録紙に画像を形成する画像形成装置(プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機など)では、記録紙を搬送するローラに駆動源としてのモータの回転力を減速して伝達するなどの用途で、種々の構成のギア機構が設けられている。 In an image forming apparatus (such as a printer, a facsimile machine, a copier, and a multifunction machine) that forms an image on recording paper by an electrophotographic process or the like, the rotational force of a motor as a drive source is reduced on a roller that conveys the recording paper. Various types of gear mechanisms are provided for applications such as transmission.
このよう画像形成装置に設けられるギア機構においては、騒音の低減、潤滑剤の省略、及び低コスト化などの利点から、合成樹脂製のギアが広く採用されており、小径ギアと大径ギアとを合成樹脂材料にて一体的に形成したものが知られている(特許文献1・2)。また、ギアの噛合音を低減するためにエラストマ材料を採用したギアに関する技術も知られている(特許文献3)。
しかるに、合成樹脂製のギアは、騒音の低減に有効であるが、モータの出力軸のギアに直接噛み合う構成の場合、相手ギアが金属製となることに加えて、高速回転となることから、回転開始時に大きな負荷がギアに作用するため、騒音が大きくなる。 However, the synthetic resin gear is effective in reducing noise, but in the case of a structure that directly meshes with the gear of the output shaft of the motor, in addition to the counterpart gear being made of metal, the gear rotates at a high speed. Since a large load acts on the gear at the start of rotation, the noise increases.
特に合成樹脂製のギアでは、剛性を高めるために、歯が列設された外周部と中心の軸受け部とを径方向のリブで相互に連結する構成が一般的であるが、リブの配設部分の外周面側に発生するひけの影響で、リブのピッチに対応して周期的に変化する異音が発生する。このような周期的な異音は、成形精度を高めることで解決することができるものの、製造コストが嵩む難点があり、また単にリブをなくしただけでは、異音を十分に低減することができない。 In particular, in the case of a gear made of synthetic resin, in order to increase rigidity, a configuration in which an outer peripheral portion in which teeth are arranged and a central bearing portion are connected to each other by a radial rib is generally used. Due to the influence of sink marks generated on the outer peripheral surface side of the portion, abnormal noise that periodically changes corresponding to the pitch of the ribs is generated. Although such periodic abnormal noise can be solved by increasing the molding accuracy, there is a difficulty in increasing the manufacturing cost, and it is not possible to sufficiently reduce the abnormal noise simply by eliminating the ribs. .
そこで、リブをなくすと共に、柔軟性を付与するエラストマ材を含むポリマーアロイ材料でギアを形成することが考えられ、これにより異音を効果的に低減することができる。ところが、このような構成とすると、歯が列設された外周部が撓み易くなり、紙詰まりなどで大きな負荷が作用すると、歯飛びが発生する。この歯飛びは、歯を損傷して動力伝達が不能となる事態を招くことから、避けなければならない。 Therefore, it is conceivable that the gear is formed of a polymer alloy material including an elastomer material that eliminates the ribs and imparts flexibility, so that abnormal noise can be effectively reduced. However, with such a configuration, the outer peripheral portion where the teeth are arranged is easily bent, and if a large load is applied due to a paper jam or the like, tooth skipping occurs. This tooth skipping must be avoided because it causes damage to the teeth and impairs power transmission.
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、異音を低減すると共に歯飛びを防止することができるように構成されたギア機構及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to reduce gear noise and prevent gear skipping. An object is to provide a mechanism and an image forming apparatus using the mechanism.
本発明のギア機構及びこれを用いた画像形成装置は、外周に小径ギア及び大径ギアがれぞれ形成された小径部及び大径部が合成樹脂材料にて一体成形されて、前記小径部が前記大径部の側面から円筒状に突出した態様で中空に形成されたギア部材と、前記小径部に内装されてその撓みを規制する規制部を備えた規制部材とを有し、前記規制部の外周面が前記ギア部材の小径部の内周面より小径に形成され、前記規制部の外周面と前記小径部の内周面との間に、異音の低減に要する前記小径部の撓みを許容しつつ、歯飛びを生じさせない範囲に前記小径部の撓みを制限可能な寸法の間隙が設けられた構成とする。 The gear mechanism of the present invention and the image forming apparatus using the same are formed by integrally forming a small diameter portion and a large diameter portion, each of which has a small diameter gear and a large diameter gear, formed of a synthetic resin material on the outer periphery. Has a gear member formed in a hollow shape protruding in a cylindrical shape from a side surface of the large-diameter portion, and a restriction member provided with a restriction portion that is internally provided in the small-diameter portion and restricts bending thereof, and The outer peripheral surface of the portion is formed to have a smaller diameter than the inner peripheral surface of the small-diameter portion of the gear member, and the small-diameter portion of the small-diameter portion required for reducing noise is between the outer peripheral surface of the restricting portion and the inner peripheral surface of the small-diameter portion. A gap having a dimension capable of restricting the bending of the small-diameter portion is provided in a range in which the bending of the small-diameter portion is not caused while allowing the bending.
本発明によれば、小径部が合成樹脂材料にて中空に形成されて撓み易くなるため、適切な噛み合い状態に保持されることから、異音を効果的に低減することができる。また、規制部材により小径部の過大な変形が制限されることから、十分な噛み合い量を確保することができるため、歯飛びを防止することができる。 According to the present invention, the small-diameter portion is formed hollow in the synthetic resin material and is easily bent, so that it is held in an appropriate meshing state, so that abnormal noise can be effectively reduced. Moreover, since excessive deformation | transformation of a small diameter part is restrict | limited by a limitation member, since sufficient meshing amount can be ensured, tooth skipping can be prevented.
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、外周に小径ギア及び大径ギアがれぞれ形成された小径部及び大径部が合成樹脂材料にて一体成形されて、前記小径部が前記大径部の側面から円筒状に突出した態様で中空に形成されたギア部材と、前記小径部に内装されてその撓みを規制する規制部を備えた規制部材とを有し、前記規制部の外周面が前記ギア部材の小径部の内周面より小径に形成され、前記規制部の外周面と前記小径部の内周面との間に、異音の低減に要する前記小径部の撓みを許容しつつ、歯飛びを生じさせない範囲に前記小径部の撓みを制限可能な寸法の間隙が設けられた構成とする。 The first invention made to solve the above-mentioned problem is that the small diameter portion and the large diameter portion, each of which has a small diameter gear and a large diameter gear formed on the outer periphery, are integrally formed of a synthetic resin material, and the small diameter portion Has a gear member formed in a hollow shape protruding in a cylindrical shape from a side surface of the large-diameter portion, and a restriction member provided with a restriction portion that is internally provided in the small-diameter portion and restricts bending thereof, and The outer peripheral surface of the portion is formed to have a smaller diameter than the inner peripheral surface of the small-diameter portion of the gear member, and the small-diameter portion of the small-diameter portion required for reducing noise is between the outer peripheral surface of the restricting portion and the inner peripheral surface of the small-diameter portion. A gap having a dimension capable of restricting the bending of the small-diameter portion is provided in a range in which the bending of the small-diameter portion is not caused while allowing the bending.
これによると、小径部が合成樹脂材料にて中空に形成されて撓み易くなるため、適切な噛み合い状態に保持されることから、異音を効果的に低減することができる。また、規制部材により小径部の過大な変形が制限されることから、十分な噛み合い量を確保することができるため、歯飛びを防止することができる。 According to this, since the small-diameter portion is formed hollow with the synthetic resin material and is easily bent, the noise is effectively reduced because the small-diameter portion is held in an appropriate meshing state. Moreover, since excessive deformation | transformation of a small diameter part is restrict | limited by a limitation member, since sufficient meshing amount can be ensured, tooth skipping can be prevented.
この場合、ギア部材は、強度や耐摩耗性などの機械的特性に優れた合成樹脂材と、柔軟性を付与するエラストマ材とを混合したポリマーアロイ、例えばPOM/エラストマ、すなわちPOM(ポリアセタール)にポリウレタンなどのエラストマ材を混合したものが好適である。これによると、機械的特性と柔軟性を両立させることができる。 In this case, the gear member is made of a polymer alloy such as POM / elastomer, that is, POM (polyacetal), in which a synthetic resin material having excellent mechanical properties such as strength and wear resistance and an elastomer material imparting flexibility are mixed. What mixed the elastomer materials, such as a polyurethane, is suitable. According to this, both mechanical properties and flexibility can be achieved.
前記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記第1の発明において、前記ギア部材の小径ギアは、駆動源であるモータの金属材料からなる出力軸に形成されたギヤに噛み合う構成とする。 According to a second aspect of the present invention for solving the above-described problems, in the first aspect, the small-diameter gear of the gear member is engaged with a gear formed on an output shaft made of a metal material of a motor that is a drive source. And
これによると、小径ギア部に噛み合う相手ギアが剛性の高い金属材料からなる場合には、異音が顕著になるが、小径部が合成樹脂材料にて中空に形成されて撓み易くなるため、異音を効果的に低減することができる。また、小径ギア部に噛み合うギアが剛性の高い金属材料からなる場合には、小径ギア部の変形量が大きくなることから、歯飛びが生じ易くなり、特に省スペース化を図るために金属製の出力軸にギアを直接形成した場合、ギアのモジュールが小さくなることから、歯飛びが生じ易くなるが、カラー部材により小径ギア部の過大な変形が制限されるため、歯飛びを確実に防止することができる。 According to this, when the mating gear that meshes with the small-diameter gear portion is made of a highly rigid metal material, abnormal noise becomes noticeable, but the small-diameter portion is formed hollow in the synthetic resin material and easily bends. Sound can be effectively reduced. In addition, when the gear meshing with the small-diameter gear portion is made of a highly rigid metal material, the deformation amount of the small-diameter gear portion is increased, so that tooth skipping is likely to occur, and in particular, a metal If the gear is directly formed on the output shaft, gear skipping is likely to occur because the gear module is small, but excessive deformation of the small-diameter gear portion is limited by the collar member, so tooth skipping is reliably prevented. be able to.
前記課題を解決するためになされた第3の発明は、前記第2の発明において、前記ギア部材の大径ギアは、従動側への動力伝達を断続する電磁クラッチの端部に設けられたギアに噛み合い、前記ギア部材の小径部は、前記電磁クラッチの本体側に配置されると共に、その小径部を挟んで前記大径部と相反する側に配置された前記モータから突出した前記出力軸のギアと前記小径ギアとの間に所要の噛み合い長が確保されるように軸方向に長く形成された構成とする。 According to a third aspect of the present invention for solving the above-described problems, in the second aspect, the large-diameter gear of the gear member is a gear provided at the end of an electromagnetic clutch that intermittently transmits power to the driven side. The small-diameter portion of the gear member is disposed on the main body side of the electromagnetic clutch, and the output shaft protrudes from the motor disposed on the side opposite to the large-diameter portion across the small-diameter portion. It is configured to be long in the axial direction so that a required meshing length is ensured between the gear and the small-diameter gear.
これによると、小径部が軸方向に長く形成された場合には、中空に形成された小径部が撓み易くなり、小径部の変形量が大きくなることから、歯飛びが生じ易くなるが、カラー部材により小径部の過大な変形が制限されるため、歯飛びを確実に防止することができる。 According to this, when the small-diameter portion is formed long in the axial direction, the small-diameter portion formed in the hollow is easily bent, and the deformation amount of the small-diameter portion is increased, so that tooth skipping easily occurs. Since excessive deformation of the small diameter portion is restricted by the member, tooth skipping can be reliably prevented.
前記課題を解決するためになされた第4の発明は、前記第1乃至第3の発明において、前記ギア部材は、前記大径部の側面から前記小径部側に突出して、その中心孔内に回転中心軸が挿通される軸受け用のボス部を備え、前記規制部材は、前記ギア部材の軸受け用のボス部が嵌挿される中心孔を備え、その中心孔の内周面が前記軸受け用のボス部の外周面より大径に形成された構成とする。 According to a fourth aspect of the present invention for solving the above-described problems, in the first to third aspects of the invention, the gear member projects from the side surface of the large-diameter portion to the small-diameter portion side and enters the center hole. A boss portion for a bearing through which a rotation center shaft is inserted is provided, the restriction member has a center hole into which a boss portion for a bearing of the gear member is inserted, and an inner peripheral surface of the center hole is used for the bearing. It is set as the structure formed larger diameter than the outer peripheral surface of a boss | hub part.
これによると、規制部材の規制部の外周面がギア部材の小径部の内周面より小径に形成されたことと相俟って、規制部の外周面と小径部の内周面との間に所要の寸法の間隙が確保されるため、小径部の撓みを許容しつつ、小径部の過大な変形を制限することができる。またギア部材と規制部材との相対回転が許容されるため、ギア部材のボス部の外周面と規制部材の中心孔の内周面とが擦れ合うことによる摩擦音を低減することができる。 According to this, coupled with the fact that the outer peripheral surface of the restricting portion of the restricting member is formed to have a smaller diameter than the inner peripheral surface of the small-diameter portion of the gear member, it is between the outer peripheral surface of the restricting portion and the inner peripheral surface of the small-diameter portion. Since a gap having a required dimension is secured, excessive deformation of the small diameter portion can be restricted while allowing the small diameter portion to bend. Further, since the relative rotation between the gear member and the regulating member is allowed, it is possible to reduce friction noise caused by the friction between the outer peripheral surface of the boss portion of the gear member and the inner peripheral surface of the central hole of the regulating member.
前記課題を解決するためになされた第5の発明は、前記第1乃至第4の発明において、前記ギア部材は、前記大径部の側面から前記小径部側に突出して、その中心孔内に回転中心軸が挿通される軸受け用のボス部を備え、この軸受け用のボス部が、前記小径部の端部開口から外側に抜け出す位置まで延出された態様で設けられ、前記規制部材は、径方向外向きに突出して前記小径部の端面に当接するフランジ部と、前記軸受け用のボス部の先端と略同一となる位置まで軸方向に突出する位置決め用のボス部とを備えた構成とする。 A fifth invention made to solve the above-mentioned problems is that, in the first to fourth inventions, the gear member protrudes from the side surface of the large-diameter portion toward the small-diameter portion and enters the center hole. A boss portion for a bearing through which the rotation center shaft is inserted is provided, and the boss portion for the bearing is provided in a form extending to an outside position from an end opening of the small diameter portion, and the restriction member is A configuration including a flange portion projecting radially outward and abutting on an end face of the small-diameter portion, and a positioning boss portion projecting in the axial direction to a position substantially the same as the tip of the bearing boss portion; To do.
これによると、位置決め用のボス部の先端が、ギア部材の軸受け用のボス部と共に、その軸方向位置を規定する部材に当接して、規制部材の一端側の軸方向位置が規定され、またフランジ部が小径部の端面に当接することで、規制部材の他端側の軸方向位置が規定され、これにより規制部材の軸方向の位置決めがなされ、小径部の撓みを確実に規制することができる。 According to this, the tip of the positioning boss part, together with the bearing boss part of the gear member, comes into contact with the member that defines the axial position thereof, and the axial position on one end side of the regulating member is defined. When the flange portion abuts on the end surface of the small diameter portion, the axial position of the other end side of the restricting member is defined, whereby the restricting member is positioned in the axial direction, and the bending of the small diameter portion can be reliably restricted. it can.
前記課題を解決するためになされた第6の発明は、前記第5の発明において、前記規制部材は、前記位置決め用のボス部と相反する側に、前記ギア部材に対する逆向きの取付状態で、前記ギア部材の軸受け用のボス部の先端より先の位置まで軸方向に突出する逆付け防止用のボス部を備えた構成とする。 A sixth invention made to solve the above-mentioned problem is that, in the fifth invention, the restricting member is mounted on the side opposite to the positioning boss portion in a reverse orientation with respect to the gear member. The gear member includes a boss portion for preventing reverse attachment that protrudes in the axial direction to a position ahead of the tip of the boss portion for bearing of the gear member.
これによると、規制部材をギア部材に逆向きに取り付けた場合に、逆付け防止用のボス部がギア部材のボス部より突出することから、所定の取付スペースに収まらなくなって組立が困難になるため、作業者が誤りを簡単に認識することができ、誤組立を防止することができる。 According to this, when the restriction member is attached to the gear member in the reverse direction, the boss portion for preventing reverse attachment protrudes from the boss portion of the gear member, so that it cannot fit in a predetermined attachment space and is difficult to assemble. Therefore, the operator can easily recognize the error and prevent the wrong assembly.
前記課題を解決するためになされた第7の発明は、前記第1乃至第6の発明において、前記規制部材の規制部が、前記ギア部材の小径ギアに噛み合う相手ギアとの接触部位に対応する軸方向位置に配置された構成とする。 A seventh invention made to solve the above-described problems is that, in the first to sixth inventions, the restricting portion of the restricting member corresponds to a contact portion with a mating gear that meshes with the small-diameter gear of the gear member. It is set as the structure arrange | positioned at an axial direction position.
これによると、小径部における相手ギアとの接触部位での過大な変形を精度良く制限することができるため、歯飛びを確実に防止することができる。 According to this, excessive deformation at the contact portion with the mating gear in the small diameter portion can be accurately limited, so that tooth skipping can be reliably prevented.
この場合、相手ギアをその中心線が小径ギアの中心線に対して傾斜して配置して、相手ギアの先端部が小径部に高い圧力で接触するように設けた場合には、相手ギアの先端部に対応する軸方向位置に規制部を配置すれば良い。 In this case, when the mating gear is arranged with its center line inclined with respect to the center line of the small-diameter gear so that the tip of the mating gear contacts the small-diameter portion with high pressure, What is necessary is just to arrange | position a control part in the axial direction position corresponding to a front-end | tip part.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用される画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写及び定着の各プロセスを経て用紙に画像を形成する画像形成部1を備え、この画像形成部1には、給紙カセット4a〜4dに収容された用紙Sが用紙搬送部2を介して逐次送り込まれ、画像形成部1にて所要の画像が形成された用紙Sが排紙部5に排出される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus to which the present invention is applied. The image forming apparatus includes an image forming unit 1 that forms an image on a sheet through charging, exposure, development, transfer, and fixing processes. The image forming unit 1 is accommodated in
画像形成部1は、イエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の各色ごとのトナー像を形成する複数のプロセスユニット11〜14と、この各プロセスユニット11〜14内の各感光体ドラム11a〜14aの作像面に対して露光用の光束を走査するレーザ・スキャニング・ユニット(以下LSUという)16と、各プロセスユニット11〜14内の各感光体ドラム11a〜14a上に作像された各色ごとのトナー像が順次転写されて合成される中間転写ベルト17とを有し、各色ごとの感光体ドラム11a〜14aが中間転写ベルト17に沿って並んで配置されたタンデム型の構造となっている。
The image forming unit 1 includes a plurality of
各プロセスユニット11〜14内では、各帯電器11b〜14bにより均一に帯電させた各感光体ドラム11a〜14aの作像面に対してLSU16から露光用の光束が走査されることで静電潜像が形成され、この各感光体ドラム11a〜14aの静電潜像が、各現像器11c〜14cから供給される各色のトナーで現像されて各色ごとの単色トナー像が各感光体ドラム11a〜14aの作像面に形成される。
In each of the
中間転写ベルト17は、駆動ローラ21、従動ローラ22に巻き掛けられて支持され、この中間転写ベルト17の内側には、中間転写ベルト17を加圧して各感光体ドラム11a〜14a上のトナー像を中間転写ベルト17に転写する各色ごとの1次転写ローラ24〜27が設けられている。また中間転写ベルト17の端部側方には、中間転写ベルト17上のトナー像を用紙Sに転写する2次転写ローラ28が配設されている。
The
この2次転写ローラ28によりトナー像が転写された用紙Sは、定着器19に搬送されて熱及び圧力によりトナー像を用紙Sに定着させる処理が行われる。
The sheet S on which the toner image is transferred by the
用紙搬送部2では、第1〜第4の給紙カセット4a〜4d内の用紙がそれぞれ、第1〜第4のピックアップローラ31a〜31dにより取り出され、さらに第1〜第4の給紙ローラ32a〜32dにより送り出された後、第1〜第4の中間ローラ36a〜36dを経てレジストローラ38に導かれ、このレジストローラ38により中間転写ベルト17上の画像と同期を取って画像形成部1の2次転写ローラ28に送り込まれる。
In the
第1・第2の給紙カセット4a・4bは、本体7に設けられ、第3・第4の給紙カセット4c・4dは、オプション給紙スタンド(増設ユニット)8に設けられている。また本体7に設けられた、レジストローラ38、第1・第2の中間ローラ36a・36bは、本体7に設けられた駆動機構により駆動され、オプション給紙スタンドに設けられた、第3・第4の中間ローラ36c・36dは、オプション給紙スタンドに設けられた駆動機構により駆動される。
The first and second
オプション給紙スタンド8側の駆動機構は、以下に示すように、第1の速度による標準搬送とこれより高速な第2の速度による高速搬送とに切換可能となっている。なお、本体7側の駆動機構も、オプション給紙スタンド8側の駆動機構と連動して標準搬送と高速搬送とに切換可能となっている。
As shown below, the drive mechanism on the option paper supply stand 8 side can be switched between standard conveyance at the first speed and high-speed conveyance at the second speed higher than this. The drive mechanism on the
図2は、図1に示したオプション給紙スタンド8側の駆動機構を示す斜視図である。図3・図4は、図2に示した駆動機構の動作状況を説明する模式的な斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view showing a drive mechanism on the side of the optional paper feed stand 8 shown in FIG. 3 and 4 are schematic perspective views for explaining the operating state of the drive mechanism shown in FIG.
オプション給紙スタンド8に設けられた駆動機構は、モータ41と、第3・第4の中間ローラ36c・36dに対するモータ41からの動力の伝達を断続する第1の中間ローラクラッチ42と、この第1の中間ローラクラッチ42と中間ローラ36c・36dとの間に設けられた一方向クラッチ43と、この一方向クラッチ43の駆動側のシャフト56から中間ローラ36c・36dへの動力の伝達を断続する第2の中間ローラクラッチ44と、一方向クラッチ43の従動側のロータ59から中間ローラ36c・36dに動力を減速して伝達する減速機構(変速機構)45とを有している。
The drive mechanism provided in the optional
第1・第2の中間ローラクラッチ42・44は、電磁クラッチであり、励磁コイルへの電圧の印加によりシャフト55・56とロータ57・58とを相対回転不能とすることでシャフト55・56とロータ57・58との間の動力伝達が可能になる構成のものであり、図示しない制御コントローラからのオンオフの指示に応じて動力伝達を断続する動作を行う。一方向クラッチ43は、ロック方向にシャフト56が回転する場合に動力をロータ59に伝達する構成のものである。
The first and second
第1の中間ローラクラッチ42には、モータ41からの動力が第1の伝動機構47を介して伝達され、この第1の伝動機構47は、モータ41の出力軸61に設けられたギア62に歯合する小径ギア63及びこの小径ギア63に同軸的に設けられた大径ギア64を備えたギア部材65を有しており、このギア部材65の大径ギア64が第1の中間ローラクラッチ42のロータ57に形成されたギアに歯合している。
The power from the
一方向クラッチ43及び第2の中間ローラクラッチ44には、第1の中間ローラクラッチ42からの動力が第2の伝動機構48を介して伝達され、この第2の伝動機構48は、一対のプーリ71・72と、この一対のプーリ71・72に巻き掛けられたベルト73とを有しており、一方のプーリ71は、第1の中間ローラクラッチ42の中心部を貫通するシャフト55に連結され、他方のプーリ72は、一方向クラッチ43及び第2の中間ローラクラッチ44の中心部を貫通するシャフト56に連結されている。
The power from the first
連動機構46は、一対のプーリ75・76と、この一対のプーリ75・76に巻き掛けられたベルト77とを有しており、プーリ75・76はそれぞれ、第3・第4の中間ローラ36c・36dの回転軸51・52に同軸的に連結されたギア81・82と歯合するギア83・84が一端に連結されたシャフト53・54に連結されている。
The interlocking
減速機構45は、一方向クラッチ43のロータ59に同軸的に連結された小径なギア67と、このギア67に歯合する大径のギア68とを有しており、このギア68は、第4の中間ローラ36dに回転を伝達するシャフト54に連結されている。さらにこのシャフト54には、第2の中間ローラクラッチ44のロータ58に形成されたギアに歯合するギア69が同軸的に連結されている。
The
この第2の駆動機構では、図3に示すように、第1の中間ローラクラッチ42をオン、第2の中間ローラクラッチ44をオフとした場合、モータ41の回転力が伝動機構47・48を介してシャフト56に伝達され、このときシャフト56の回転力が一方向クラッチ43にロック方向に作用してロータ59に伝達され、さらに減速機構45を構成するギア67・65を介して減速された回転力がシャフト54に伝達され、第3・第4の中間ローラ36c・36dが第1の速度で回転する。
In this second drive mechanism, as shown in FIG. 3, when the first
このとき、シャフト54の回転力がギア69を介して第2の中間ローラクラッチ44のロータ58に入力されるが、この第2の中間ローラクラッチ44がオフとなっているため、第2の中間ローラクラッチ44のロータ58はシャフト56に対して空転状態となる。
At this time, the rotational force of the
また、図4に示すように、第1・第2の中間ローラクラッチ42・44を共にオンとした場合、モータ41の回転力が伝動機構47・48を介してシャフト56に伝達され、さらに第2の中間ローラクラッチ44のロータ58からギア69を介してシャフト54に伝達され、第3・第4の中間ローラ36c・36dが第2の速度で回転する。
As shown in FIG. 4, when both the first and second
このとき、シャフト54の回転力がギア68及びギア67を介して一方向クラッチ43のロータ59に入力されるが、ロータ59の回転がシャフト56より高速であり、シャフト56に対してロータ59がフリー方向に相対回転するため、一方向クラッチ43は空転状態となる。
At this time, the rotational force of the
図5は、図2に示した第1の伝動機構47を示す側面図である。図6は、図5に示した第1の伝動機構47を分解して示す斜視図である。図7は、図5に示したギア部材及び規制部材を軸線に沿った平面で切断して示す断面図である。図8は、図7に示したギア部材及び規制部材を軸線に直交する平面で切断して示す要部断面図である。図9は、図7に示したギア部材及び規制部材の正規の取付状態及び誤った取付状態を示す断面図である。
FIG. 5 is a side view showing the
中間ローラクラッチ42は、図5・図6に示すように、中心を貫通するシャフト(動力伝達軸)55の両端が軸受け101・102を介してフレーム(支持部材)103とブラケット(支持部材)104とに支持されており、ブラケット104はフレーム103に対してねじ105により固定される。シャフト55は、フレーム103に開設された孔を通って反対側に抜け出し、その先端部にはプーリ71が取り付けられる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
ギア部材65は、小径ギア63が形成された小径部111と、大径ギア64が形成された大径部112とが合成樹脂材料にて一体成形されたものであり、フレーム103に固定されたシャフト(回転中心軸)107に回転自在に支持されている。シャフト107の先端はブラケット104により支持されている。このギア部材65の小径部111には、小径部111の撓みを規制する規制部材113が内装されている。
The
ギア部材65は、強度や耐摩耗性などの機械的特性に優れた合成樹脂材と、柔軟性を付与するエラストマ材とを混合したポリマーアロイ、例えばPOM/エラストマ、すなわちPOM(ポリアセタール)にポリウレタンなどのエラストマ材を混合したものが好適である。これによると、機械的特性と柔軟性を両立させることができる。
The
モータ41は、フレーム103を挟んでギア部材65及び中間ローラクラッチ42と相反する側に配置され、フレーム103に対してねじ109により固定される。モータ41の出力軸61は、フレーム103に開設された孔を通ってギア部材65側に突出し、この出力軸61に設けられたギア62がギア部材65の小径ギア63に歯合している。出力軸61のギア62は、金属製の出力軸61に直接、歯切り加工により創成されている。この出力軸61のギア62及びギア部材65の小径ギア63は、はすば歯車となっている。
The
ギア部材65の大径ギア64は、中間ローラクラッチ42の端部に設けられたロータ57のギアに噛み合い、小径ギア63が形成された小径部111は、中間ローラクラッチ42の本体114側に配置され、この本体114に対応して軸方向に長く形成されており、これにより、小径部111を挟んで大径部112と相反する側に配置されたモータ41から突出した出力軸61のギア62と小径ギア63との間に所要の噛み合い長が確保されるようになっている。
The large-
ギア部材65の小径部111は、図7に示すように、大径部112の側面から円筒状に突出した態様で中空に形成されている。ギア部材65の中心部には、大径部112の側面から小径部111側に突出した軸受け用のボス部117と、大径部112の側面から小径部111と相反する側に突出したボス部118とが設けられており、このボス部117・118と大径部112とを貫通するように、シャフト107が遊挿される中心孔116が形成されている。特にここでは、小径部111とその中心のボス部117とを径方向に連結するリブは設けられていない。
As shown in FIG. 7, the
規制部材113は、ギア部材65の小径部111の撓みを規制する規制部121を有し、この規制部121は、円環状部分121aと、この円環状部分121aの外周部から軸方向に延びた円筒状部分121bとによりL字形状の断面をなしている。規制部材113の中心部には、ギア部材65の小径部111側のボス部117が遊嵌される中心孔122が形成されており、規制部材113がボス部117に相対回転可能に支持される。
The restricting
また規制部材113には、規制部121の側面から軸方向に突出した位置決め用のボス部123と、規制部121の側面からボス部123と相反する側に軸方向に突出した逆付け防止用のボス部124とが設けられており、このボス部123・124と規制部121とを貫通するように中心孔122が設けられ、ギア部材65のボス部117に外装された際の規制部121の倒れがボス部123・124により規制される。規制部121の外周部には、径方向外向きに突出してギア部材65の小径部111の端面に当接するフランジ部125が設けられている。
The restricting
規制部材113の規制部121の円形断面をなす外周面は、図8に示すように、ギア部材65の小径部111の円形断面をなす内周面より僅かに小径に形成されており、また規制部材113の中心孔122の円形断面をなす内周面は、ギア部材65の軸受け用のボス部117の円形断面をなす外周面より僅かに大径に形成されており、これにより、規制部121の外周面と小径部111の内周面との間に所要の寸法の間隙が形成される。
As shown in FIG. 8, the outer peripheral surface forming the circular cross section of the restricting
この間隙の幅dは、異音の低減に要する小径部111の撓みを許容し、且つ歯飛びを生じさせない範囲に小径部111の撓みを制限可能な寸法に設定されており、小径部111が適宜に撓むことで、モータ41の出力軸61のギア62と小径ギア63とが適切な噛み合い状態に保持されて、異音を効果的に低減することができ、同時に規制部121により小径部111の過大な変形が制限されることから、十分な噛み合い量を確保することができるため、歯飛びを防止することができる。
The width d of the gap is set to a dimension that allows the bending of the small-
ギア部材65の小径部111側のボス部117は、図9に示すように、小径部111の端部開口から外側に抜け出す位置まで延出されており、ボス部117の先端がフレーム103に当接して、ギア部材65の一端側の軸方向位置が規定される。また小径部111と相反する側のボス部118は、ブラケット104に当接して、ギア部材65の他端側の軸方向位置が規定され、これによりギア部材65が軸方向に大きく変位することが阻止され、モータ41の出力軸61のギアと小径ギア63との間、及び大径ギア64と中間ローラクラッチ42のロータ57のギアとの間での安定した動力伝達を確保することができる。
As shown in FIG. 9, the
規制部材113では、図9(A)に示すように、正規の取付状態において、位置決め用のボス部123がギア部材65のボス部117の先端と略同一となる位置まで軸方向に突出しており、位置決め用のボス部123の先端がフレーム103に当接して、規制部材113の一端側の軸方向位置が規定される。またフランジ部125が小径部111の端面に当接するため、規制部材113の他端側の軸方向位置が規定され、これにより規制部材113が軸方向に大きく変位することが阻止され、小径部111の撓みを確実に規制することができる。
In the restricting
一方、図9(B)に示すように、規制部材113が逆向きに取り付けられた状態では、小径部111の端面にフランジ部125が当接して、規制部材113の他端側の軸方向位置が規定されるが、逆付け防止用のボス部124がギア部材65のボス部117の先端より先の位置まで軸方向に突出するため、ギア部材65及び規制部材113の組み付け状態での全体の軸方向寸法が正規の取付状態での寸法より大きくなり、フレーム103とブラケット104との間の取付スペースに収まらなくなるため、組立が困難になり、作業者が誤りを簡単に認識することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, in a state where the regulating
図10は、図5に示した規制部材の別の例を示す断面図である。この規制部材131では、ギア部材65の小径部111の撓みを規制する規制部132が、小径部111の小径ギア63に噛み合うモータ41の出力軸61のギア62との接触部位に対応する軸方向位置に配置されている。この規制部132は、ギア部材65のボス部117が遊挿される中心孔133を備えた筒状部134から径方向外向きにフランジ状に突出した状態で形成されている。
10 is a cross-sectional view showing another example of the regulating member shown in FIG. In this restricting
またフレーム103に当接して規制部材131の一端側の軸方向位置を規定する位置決め用のボス部135が、軸方向に突出した状態で形成されており、さらに小径部111の端面に当接して規制部材113の他端側の軸方向位置を規定するフランジ部136が、筒状部134から径方向外向きに突出した状態で形成されている。
A
この構成では、出力軸61を、その中心線がギア部材65の中心線に対して傾斜するように配置して、出力軸61のギア62の先端部が最も高い圧力で小径部111に接触するようにした場合に、出力軸61のギア62の先端部に対応する軸方向位置に規制部132が配置されるため、前記図7の例のように、ギア部材65の小径部111の端部に規制部121が配置された構成と比較して、出力軸61のギア62の押圧力により発生する小径部111の過大な変形を精度良く制限して、歯飛びを確実に防止することができる。
In this configuration, the
本発明にかかるギア機構及びこれを用いた画像形成装置は、異音を低減すると共に歯飛びを防止することができる効果を有し、小径ギアと大径ギアとが合成樹脂材料にて一体的に形成されたギア部材を有するギア機構及びこれを用いた画像形成装置などとして有用である。 The gear mechanism and the image forming apparatus using the gear mechanism according to the present invention have an effect of reducing abnormal noise and preventing tooth skipping, and the small diameter gear and the large diameter gear are integrated with a synthetic resin material. The present invention is useful as a gear mechanism having a gear member formed on the image forming apparatus and an image forming apparatus using the gear mechanism.
8 オプション給紙スタンド
36a〜36d 中間ローラ
41 モータ
42 第1の中間ローラクラッチ
43 一方向クラッチ
44 第2の中間ローラクラッチ
47 第1の伝動機構
55 シャフト
57 ロータ
61 出力軸
62 ギア
63 小径ギア
64 大径ギア
65 ギア部材
101・102 軸受け
103 フレーム(支持部材)
104 ブラケット(支持部材)
107 シャフト(回転中心軸)
111 小径部
112 大径部
113 規制部材
114 本体
116 中心孔
117 軸受け用のボス部
121 規制部
122 中心孔
123 位置決め用のボス部
124 逆付け防止用のボス部
125 フランジ部
131 規制部材
132 規制部
133 中心孔
135 位置決め用のボス部
136 フランジ部
8 Optional paper feed stands 36a to
104 Bracket (support member)
107 Shaft (Rotation center axis)
111 Small-
Claims (8)
前記小径部に内装されてその撓みを規制する規制部を備えた規制部材とを有し、
前記規制部の外周面が前記ギア部材の小径部の内周面より小径に形成され、前記規制部の外周面と前記小径部の内周面との間に、異音の低減に要する前記小径部の撓みを許容しつつ、歯飛びを生じさせない範囲に前記小径部の撓みを制限可能な寸法の間隙が設けられたことを特徴とするギア機構。 In a mode in which a small diameter portion and a large diameter portion formed by a small diameter gear and a large diameter gear on the outer periphery are integrally formed of a synthetic resin material, and the small diameter portion protrudes in a cylindrical shape from a side surface of the large diameter portion. A gear member formed hollow;
A regulating member provided with a regulating part that is internally mounted in the small-diameter part and regulates the bending thereof;
The outer peripheral surface of the restricting portion is formed to have a smaller diameter than the inner peripheral surface of the small diameter portion of the gear member, and the small diameter required for reducing abnormal noise between the outer peripheral surface of the restricting portion and the inner peripheral surface of the small diameter portion. A gear mechanism characterized in that a gap having a dimension capable of restricting the bending of the small-diameter portion is provided in a range in which the bending of the portion is allowed but the tooth skip does not occur.
前記ギア部材の小径部は、前記電磁クラッチの本体側に配置されると共に、その小径部を挟んで前記大径部と相反する側に配置された前記モータから突出した前記出力軸のギアと前記小径ギアとの間に所要の噛み合い長が確保されるように軸方向に長く形成されたことを特徴とする請求項2に記載のギア機構。 The large-diameter gear of the gear member meshes with a gear provided at an end of an electromagnetic clutch that intermittently transmits power to the driven side,
A small diameter portion of the gear member is disposed on the main body side of the electromagnetic clutch, and the gear of the output shaft protruding from the motor disposed on the side opposite to the large diameter portion across the small diameter portion and the gear 3. The gear mechanism according to claim 2, wherein the gear mechanism is long in the axial direction so as to ensure a required meshing length with the small-diameter gear.
前記規制部材は、前記ギア部材の軸受け用のボス部が嵌挿される中心孔を備え、その中心孔の内周面が前記軸受け用のボス部の外周面より大径に形成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のギア機構。 The gear member includes a boss portion for a bearing that protrudes from the side surface of the large-diameter portion toward the small-diameter portion, and into which a rotation center shaft is inserted,
The regulating member includes a center hole into which a bearing boss portion of the gear member is inserted, and an inner peripheral surface of the center hole is formed to have a larger diameter than an outer peripheral surface of the bearing boss portion. The gear mechanism according to any one of claims 1 to 3.
前記規制部材は、径方向外向きに突出して前記小径部の端面に当接するフランジ部と、前記軸受け用のボス部の先端と略同一となる位置まで軸方向に突出する位置決め用のボス部とを備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のギア機構。 The gear member includes a boss portion for a bearing that protrudes from the side surface of the large-diameter portion to the small-diameter portion side, and a rotation center shaft is inserted into the center hole. The boss portion for the bearing is the small-diameter portion. Provided in a manner extending from the end opening of the part to a position that protrudes outward,
The restricting member includes a flange portion protruding outward in the radial direction and abutting against an end face of the small diameter portion, and a positioning boss portion protruding in the axial direction to a position substantially the same as the tip of the bearing boss portion. The gear mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein the gear mechanism is provided.
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