JP2009300858A - 圧接駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤作動による損傷を低減することができる圧接駆動装置を実現する。
【解決手段】円形ギア２の回転駆動が伝達される欠歯ギア３において、その欠歯ギア３の噛合部３１の最後端ギア歯３１ａを、噛合部３１の他のギア歯よりも短い形状にすることで、その回動伝達機能を低くしたり、円形ギア２が歯飛び位置まで回転する誤作動が生じた際に、円形ギア２と欠歯ギア３との噛合が外れ易くしたりすることによって、円形ギア２や欠歯ギア３などに過剰な荷重や負荷が掛かることを軽減し、円形ギア２や欠歯ギア３など圧接駆動装置１の駆動系の各部などが損傷してしまうことを低減することを可能にした。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧接駆動装置に関する。

従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置において、トナー像が転写された紙などの基材は、ヒータを内蔵した定着ローラと、その定着ローラに圧接される圧接ローラとの間を通過することで加熱及び加圧されて、トナー像の定着がなされる。
この圧接ローラを定着ローラに圧接したまま長期間放置してしまうと、ローラ表面のニップの弾性体層が永久変形してしまう不具合が生じるので、ギアによる駆動を利用して、圧接ローラを定着ローラに圧接したり、圧接ローラと定着ローラとの圧接を解除したりする圧接駆動機構が画像形成装置に用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

そして、例えば、定着ローラに対する圧接ローラの位置や、基準となるギアの位置等が所定位置となったことをセンサが検出した際にギアの駆動を止めることで、圧接ローラを適正に配置して、適正な圧接力によるトナー像の定着処理が可能になっている。
特開２０００−２９３４７号公報

しかしながら、上記従来技術において、センサの故障などにより、圧接ローラが所定の配置となって定着ローラに圧接した後も、圧接駆動機構の駆動が止まらない誤作動を起こしてしまった場合、ギアが歯飛びするまで回転し続けて、圧接駆動機構が損傷してしまう恐れがあった。

本発明の目的は、誤作動による損傷を低減することができる圧接駆動装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
被圧接部に対して、圧接部を圧接する方向および圧接を解除する方向に移動させる圧接駆動装置であって、
回転駆動される円形ギアと、
前記円形ギアと噛合する噛合部と前記円形ギアに噛合しない非噛合部とを有し、前記円形ギアの所定方向の回転に伴い、前記圧接部を前記被圧接部に圧接させる圧接駆動方向に回動する欠歯ギアと、
を備え、
前記欠歯ギアの前記噛合部における前記圧接駆動方向後端の最後端ギア歯は、前記噛合部の他のギア歯よりも短い形状を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧接駆動装置において、
前記最後端ギア歯の先端部が、前記噛合部のピッチ円と、前記噛合部の他のギア歯の歯先円との間に位置することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の圧接駆動装置において、
前記最後端ギア歯の歯先の角は、Ｒ面取りされていることを特徴とする。

本発明によれば、圧接駆動装置における欠歯ギアの噛合部の最後端ギア歯は、噛合部の他のギア歯よりも短い形状を有するので、その最後端ギア歯は回動伝達機能が低くなる。
そして、円形ギアと噛合する欠歯ギアが、最後端ギア歯の位置に相当する歯飛び位置まで回転する誤作動が生じた際に、その欠歯ギアにおける最後端ギア歯の回動伝達機能が低いため、そこに掛かる荷重は軽減される。
また、最後端ギア歯が短いために、円形ギアと欠歯ギアとの噛合を外れ易くすることができるので、歯飛び位置まで回転する誤作動が生じた際に、円形ギアや欠歯ギアなどに過剰な荷重が掛からないように、その噛合が外れる緊急停止が可能になる。
このように、欠歯ギアの噛合部の最後端ギア歯を短くすることによって、円形ギアや欠歯ギアに過剰な荷重や負荷が掛かることを軽減し、円形ギアや欠歯ギアなど圧接駆動装置の駆動系の各部などが損傷してしまうことを低減することができる。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、画像形成装置１０を示す概略構成図である。
画像形成装置１０は、入力されたプリントデータ（画像データ）に基づいて、電子写真方式の画像形成を行う装置であり、例えば、タンデム型のカラーページプリンタである。

画像形成装置１０は、図１に示すように、画像形成部３０と、クリーニング部４０と、転写ベルト５０と、給紙部６０と、搬送部７０と、定着部８０等を備えて構成されている。

本実施形態の画像形成部３０は、最大４色（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の画像を形成する際に、それぞれ異なる色のトナーを充填可能な色毎の画像形成部３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋを備えている。

画像形成部３０Ｙは、例えば、感光体ドラム３１Ｙと、帯電装置３２Ｙと、露光装置３３Ｙと、現像装置３４Ｙと、転写装置３５Ｙと、クリーニング装置３６Ｙとを備え、イエロー（Ｙ）の画像を形成する。

具体的には、帯電装置３２Ｙにより帯電された感光体ドラム３１Ｙに、露光装置３３Ｙからイエロー（Ｙ）の画像データに応じた光を照射して潜像画像を形成する。そして、現像装置３４Ｙは、潜像画像が形成された感光体ドラム３１Ｙの表面にイエロー（Ｙ）のトナーを付着させてトナー画像を現像する。現像装置３４Ｙによりトナーが付着された感光体ドラム３１Ｙは、転写装置３５Ｙが配置された転写ベルト５０部分に向けて一定速度で回転しながら転写ベルト５０の表面にイエロー（Ｙ）のトナー画像を転写する。転写ベルト５０にトナー画像が転写された後、クリーニング装置３６Ｙが、感光体ドラム３１Ｙの表面の残留電荷や残留トナー等を除去する。

画像形成部３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、画像形成部３０Ｙと同様の構成から成り、感光体ドラム３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの周囲にそれぞれ配置された帯電装置３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ、露光装置３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋ、現像装置３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ、転写装置３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ、クリーニング装置３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋを備え、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー画像を形成し、転写ベルト５０に転写する。

転写ベルト５０は、例えば、転写駆動ローラ５１、テンションローラ５２、従動ローラ５３に懸架され、回転可能に支持された半導電性エンドレスベルトであり、ローラの回転に伴って回転駆動される。
この転写ベルト５０は、転写装置３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋによって感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに圧着される。これにより感光体ドラム３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋの表面に現像された各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー画像が転写ベルト５０上に順次重ねて転写される。

給紙部６０は、画像形成装置１０に着脱可能な給紙トレイ６１を備えている。この給紙トレイ６１には、所定のサイズの用紙が収容されている。
また、給紙トレイ６１の上方には、給紙ローラ６２が備えられており、その給紙ローラ６２によって給紙トレイ６１に収容された用紙を最上部から一枚ずつ搬送部７０に向けて搬送する。

搬送部７０は、給紙トレイ６１から搬送された用紙を、複数の搬送ローラ７１の駆動によって、転写ベルト５０の転写駆動ローラ５１部分に相当する転写位置へと搬送する。
転写位置には、搬送された用紙を転写ベルト５０の表面に密接させる転写ローラ７２が備えられており、この転写位置を通過する用紙に、転写ベルト５０上のトナー画像が転写される。
なお、転写位置にて用紙に各トナー画像が転写された後、転写ベルト５０は、クリーニング部４０によって残留トナー等が除去される。

定着部８０は、例えば、ヒータを内蔵した定着ローラ８１と、定着ローラ８１に圧接される圧接ローラ８２等を備えている。この定着ローラ８１と圧接ローラ８２の表面には弾性体層が設けられており、互いに弾性変形しつつ密着可能になっている。定着ローラ８１は、回転可能に定着部８０に軸支されており、圧接ローラ８２は、後述するローラ保持部８３を介して定着部８０に軸支されている。
この定着部８０は、搬送部７０によって搬送された用紙を定着ローラ８１と圧接ローラ８２の間を通過させて加熱及び加圧することで、その用紙に転写されているトナー画像を熱定着させる。
また、定着部８０には、定着ローラ８１に圧接ローラ８２を圧接させる圧接駆動装置１（図２、図３参照）が備えられている。
なお、定着部８０において定着処理された用紙は、排紙ローラ９１によって排紙トレイ９０上に排出される。

次に、本発明に係る圧接駆動装置１について説明する。

圧接駆動装置１は、定着部８０の定着ローラ８１と圧接ローラ８２とが圧接し、加圧された状態のまま長期間放置されてしまわないように、被圧接部としての定着ローラ８１に対して、圧接部としての圧接ローラ８２を圧接する方向および圧接を解除する方向に移動させる装置である。
なお、定着ローラ８１に圧接ローラ８２を圧接する方向とは、定着ローラ８１に圧接ローラ８２を近接させる方向であり、定着ローラ８１と圧接ローラ８２の圧接を解除する方向とは、定着ローラ８１から圧接ローラ８２を離間する方向である。

圧接駆動装置１は、図２、図３に示すように、円形ギア２と、円形ギア２の回転に伴い回動する欠歯ギア３と、欠歯ギア３に連結されている駆動軸４と、駆動軸４に連結されている圧縮コイルばね５等を備えている。

円形ギア２は、定着部８０に軸支されており、図示しない駆動源によって回転駆動される。
円形ギア２は、圧接ローラ８２を定着ローラ８１に圧接する方向に移動させる場合、図中時計回りに回転し、また、定着ローラ８１から圧接ローラ８２を離間する方向に移動させる場合、図中反時計回りに回転する。

欠歯ギア３は、円形ギア２と噛合する噛合部３１を一端側に有しており、支持軸３ａを介して定着部８０に軸支され、その支持軸３ａを軸心に回動する。
欠歯ギア３は、円形ギア２の図中時計回りの回転に伴い、圧接ローラ８２を定着ローラ８１に圧接させる圧接駆動方向に回動する。なお、本実施形態の場合、欠歯ギア３の圧接駆動方向は、支持軸３ａを軸心に図中反時計回りに回動する方向である。

噛合部３１は、複数（本実施形態では６つ）のギア歯からなり、この噛合部３１における圧接駆動方向後端の最後端ギア歯３１ａは、噛合部３１の他のギア歯よりも短い形状を有している。
具体的には、図４、図５（ａ）に示すように、最後端ギア歯３１ａは、その先端部が噛合部３１のピッチ円と、噛合部３１の他のギア歯の歯先円との間に位置するように、短くカットされた形状に形成されている。
なお、ギアにおけるギア歯のピッチ円より外側の部分は、次のギア歯へ回動をスムーズに伝達するための機能を有する部分であるが、この欠歯ギア３の噛合部３１の最後端ギア歯３１ａには、回動を伝達する次のギア歯がないので、最後端ギア歯３１ａにおけるピッチ円より外側の部分は必ずしも必要ではなく、不要であるともいえる。
そのため、最後端ギア歯３１ａの先端部が、噛合部３１のピッチ円と噛合部３１の他のギア歯の歯先円との間に位置するように、最後端ギア歯３１ａを短い形状にした場合、その最後端ギア歯３１ａは、噛合部３１の他のギア歯より回動伝達機能が低くなるものの、欠歯ギア３の回動には悪影響を及ぼさないようになっている。
つまり、円形ギア２から欠歯ギア３へ圧接のための駆動を伝達する範囲において、噛合部３１における最後端ギア歯３１ａよりも圧接駆動方向に１つ前側のギア歯と、円形ギア２とが噛合している状態までが、特に好適な円形ギア２から欠歯ギア３への圧接駆動伝達範囲となる。

駆動軸４の一端は欠歯ギア３の他端側に連結されており、駆動軸４の他端は圧縮コイルばね５に連結されている。なお、圧縮コイルばね５の基端部は、定着部８０に固定されており、駆動軸４を弾性的に支持している。
また、駆動軸４は、圧接ローラ８２が回転可能に軸支されているローラ保持部８３の外端部を支持している。なお、ローラ保持部８３は、支持軸８３ａを軸心にして定着部８０に軸支されている。
この駆動軸４は、欠歯ギア３が圧接駆動方向に回動することに伴い、ローラ保持部８３を図中反時計回りに回動させ、圧接ローラ８２を定着ローラ８１に圧接させる方向に移動させる。

次に、画像形成装置１０における圧接駆動装置１の動作、駆動について説明する。

画像形成装置１０において、画像形成、プリント処理を実行する際に、圧接駆動装置１が動作し、圧接ローラ８２を定着ローラ８１に圧接させる駆動を行うようになっている。

具体的には、プリント処理に先立って、円形ギア２が図中時計回りに所定量回転することに伴い、円形ギア２と噛合している欠歯ギア３が図中反時計回りに回動し、噛合部３１の最後端ギア歯３１ａの後面（圧接駆動方向、後方の側面）に円形ギア２が当接し、最後端ギア歯３１ａより１つ前側のギア歯と、円形ギア２とが噛合している位置まで回動する（図３参照）。この位置まで欠歯ギア３が回動することによって、駆動軸４に連結されているローラ保持部８３が図中反時計回りに回動し、圧接ローラ８２が定着ローラ８１に向けて移動されて、圧接ローラ８２が定着ローラ８１に適正な圧接力で圧接される。
なお、図３に示す圧接駆動装置１の欠歯ギア３の位置（適正位置）に、欠歯ギア３が到達したことを所定のセンサが検出したことに応じて、円形ギア２の回転駆動が止まり、適正な圧接力で圧接ローラ８２が定着ローラ８１に圧接された状態が維持されるようになっている。
そして、プリント処理が終了し、画像形成装置１０が待機状態となることによって、円形ギア２が図中反時計回りに回転し、円形ギア２と噛合している欠歯ギア３が図中時計回りに回動して、圧接ローラ８２と定着ローラ８１が微かに接触するか、圧接ローラ８２が定着ローラ８１から僅かに離間する位置まで回動することで、圧接ローラ８２と定着ローラ８１の圧接が解除される（図２参照）。

ここで、所定のセンサの故障や誤作動により、欠歯ギア３が適正位置になったことが検出されずに円形ギア２が回転駆動を継続してしまったり、センサは正常であるものの円形ギア２の回転駆動が止まらない誤作動が生じてしまったりした場合について説明する。

図３に示す圧接駆動装置１のように、欠歯ギア３が適正位置まで回動されることで、適正な圧接力で圧接ローラ８２が定着ローラ８１に圧接される状態となる。
この欠歯ギア３の適正位置を越えるように、円形ギア２から欠歯ギア３に圧接駆動方向への回動が伝達された場合、圧接ローラ８２がこれ以上定着ローラ８１側に近接できないため、ローラ保持部８３や欠歯ギア３は回動できず、欠歯ギア３と円形ギア２の間に大きな荷重が掛かることとなる。
この際、欠歯ギア３の噛合部３１の最後端ギア歯３１ａは、噛合部３１の他のギア歯より短い形状であり、その回動伝達機能が低いので、そこに掛かる荷重は通常の欠歯ギアよりも低いものとなる。
更に、欠歯ギア３が圧接駆動方向に回動されると、欠歯ギア３の噛合部３１の最後端ギア歯３１ａと、円形ギア２の噛合が外れて、円形ギア２が図中時計回りに空回りするようになる。つまり、最後端ギア歯３１ａは、噛合部３１の他のギア歯よりも短い形状を有しているので、円形ギア２との噛合が外れ易くなっている。

このように、欠歯ギア３の噛合部３１の最後端ギア歯３１ａを、噛合部３１の他のギア歯より短い形状とすることで、その回動伝達機能を低下させることにより、そこに掛かる荷重を軽減することができる。
また、円形ギア２が歯飛び位置まで回転した際に、円形ギア２と欠歯ギア３との噛合が外れ易いことで、円形ギア２や欠歯ギア３が破損し難くなり、また、円形ギア２と欠歯ギア３の噛合が外れて円形ギア２を空回りさせるように、装置を緊急停止させることが可能になる。こうして、円形ギア２やその駆動源側の各部などに異常な荷重が掛からなくなり負荷が軽減される。また、定着ローラ８１と圧接ローラ８２が異常な圧接力で加圧接触されることがない。
これによって、円形ギア２から駆動源側の各部、欠歯ギア３、駆動軸４、定着ローラ８１と圧接ローラ８２などが破損したり損傷したりし難くなる。

これに対し、最後端のギア歯の形状が、噛合部３１の他のギア歯と同じ形状であると、円形ギア２の回転駆動力が低下することなく欠歯ギア３に伝達されてしまい、欠歯ギア３と円形ギア２の間、特に最後端のギア歯に過剰な荷重が掛かり続けて、負荷が増大してしまうこととなる。
また、円形ギア２と欠歯ギア３の噛合が外れにくく、欠歯ギア３の適正位置を越えて、欠歯ギア３が圧接駆動方向に回動され続けると、過剰な荷重が定着ローラ８１と圧接ローラ８２に掛かり、ローラの表面の弾性体層が損傷してしまう恐れがある。
また、そのローラの弾性体層が弾性変形可能な限界を超えると、急激に駆動系のトルクが上昇することとなり、円形ギア２や欠歯ギア３のギア歯の破損や駆動軸４の破損、円形ギア２から駆動源側の各部の破壊が生じてしまう恐れがある。

つまり、最後端ギア歯３１ａを、噛合部３１の他のギア歯よりも短い形状にすることによって、円形ギア２が歯飛び位置まで回転する暴走が起きた際に、回動伝達機能を低くした最後端ギア歯３１ａに掛かる荷重を軽減したり、円形ギア２と欠歯ギア３との噛合が外れ易くしたりすることで、円形ギア２や欠歯ギア３など圧接駆動装置１の駆動系の各部、定着ローラ８１や圧接ローラ８２などにかかる荷重や負荷を軽減することが可能になる。

以上のように、圧接駆動装置１の駆動により、定着ローラ８１と圧接ローラ８２との圧接と解除を切り替えることができるので、定着部８０におけるトナー画像の定着処理を好適に行うことが可能であるとともに、定着ローラ８１と圧接ローラ８２とが圧接したまま長期間放置されてしまわないようにすることができる。
特に、圧接駆動装置１における欠歯ギア３の噛合部３１の最後端ギア歯３１ａを、噛合部３１の他のギア歯よりも短い形状にして、その回動伝達機能を低くしたり、円形ギア２が歯飛び位置まで回転する誤作動が生じた際に、円形ギア２から最後端ギア歯３１ａが抜け易くして、円形ギア２と欠歯ギア３との噛合が外れ易くしたりすることによって、円形ギア２や欠歯ギア３などに過剰な荷重や負荷が掛かることを軽減し、円形ギア２や欠歯ギア３など圧接駆動装置１の駆動系の各部などが損傷してしまうことを低減することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図５（ｂ）に示すように、最後端ギア歯３１ａの歯先の角は、Ｒ面取りされていることが好ましい。
このように、最後端ギア歯３１ａの歯先の角を面取りして、Ｒ面とすることによれば、最後端ギア歯３１ａと円形ギア２の接触が比較的滑らかになることで、その最後端ギア歯３１ａの回動伝達機能がより低くなり、円形ギア２が歯飛び位置まで回転する誤作動が生じた際に、円形ギア２から最後端ギア歯３１ａがより抜け易く、円形ギア２と欠歯ギア３との噛合がより外れ易くなる。
そして、円形ギア２や欠歯ギア３など圧接駆動装置１の駆動系に掛かる荷重や負荷をより軽減し、圧接駆動装置１の駆動系の各部などが損傷してしまうことをより低減することができる。

なお、以上の実施の形態においては、圧接駆動装置１を画像形成装置１０の定着部８０における定着ローラ８１と圧接ローラ８２の圧接駆動に利用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、画像形成装置１０における他のローラの圧接駆動に適用してもよい。
また、画像形成装置は、タンデム型のカラーページプリンタであることに限らず、コピー機能などを有する複合機であってもよい。
また、この圧接駆動装置を、その他の任意の装置における圧接部、被圧接部の圧接駆動に適用してもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明に係る圧接駆動装置を示す概略構成図であって、圧接駆動前の状態を示している。 本発明に係る圧接駆動装置を示す概略構成図であって、圧接駆動後の状態を示している。 図２のIV部分における噛合部を示す拡大図である。 噛合部の最後端ギア歯を示す拡大図（ａ）と、最後端ギア歯の好適な形状を示す拡大図（ｂ）である。

符号の説明

１ 圧接駆動装置
２ 円形ギア
３ 欠歯ギア
３１ 噛合部
３１ａ 最後端ギア歯
４ 駆動軸
５ 圧縮コイルばね
１０ 画像形成装置
８０ 定着部
８１ 定着ローラ（被圧接部）
８２ 圧接ローラ（圧接部）
８３ ローラ保持部

Claims (3)

1. 被圧接部に対して、圧接部を圧接する方向および圧接解除する方向に移動させる圧接駆動装置であって、
   回転駆動される円形ギアと、
   前記円形ギアと噛合する噛合部を有し、前記円形ギアの所定方向の回転に伴い、前記圧接部を前記被圧接部に圧接させる圧接駆動方向に回動する欠歯ギアと、
   を備え、
   前記欠歯ギアの前記噛合部における前記圧接駆動方向後端の最後端ギア歯は、前記噛合部の他のギア歯よりも短い形状を有することを特徴とする圧接駆動装置。
2. 前記最後端ギア歯の先端部が、前記噛合部のピッチ円と、前記噛合部の他のギア歯の歯先円との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の圧接駆動装置。
3. 前記最後端ギア歯の歯先の角は、Ｒ面取りされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧接駆動装置。

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